一种聚晶金刚石复合片制造技术

本实用新型专利技术涉及探钻工具技术领域，具体涉及一种聚晶金刚石复合片。聚晶金刚石复合片包括硬质合金基体和覆盖在硬质合金基体上方的聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层的外周面沿其轴向分为至少两段弯曲工作面，所有弯曲工作面的纵剖外轮廓均为凸向聚晶金刚石复合片外侧的曲线，任意相邻两段弯曲工作面之间形成凹槽，各弯曲工作面均自下而上向聚晶金刚石复合片轴线靠拢，而形成锥形结构的聚晶金刚石层。这样设计，聚晶金刚石复合片结合现有技术中聚晶金刚石复合片的锥齿结构和球齿结构，能够减少脱层情况、断齿情况的发生。断齿情况的发生。断齿情况的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种聚晶金刚石复合片


[0001]本技术涉及探钻工具
，具体涉及一种聚晶金刚石复合片。

技术介绍

[0002]聚晶金刚石复合片(简称PCD复合片)通常是由金刚石粉末与硬质合金基体通过粘结剂在高温高压下烧结而成。金刚石层具有高硬度、高耐磨性、自锐性的特点，对击碎和磨削岩石提供强力的突破效果。因此，PCD复合片作为切削元件已在牙齿钻头、刮刀钻头、潜孔钻头等工具中使用，其广泛应用于石油和天然气钻探、煤炭开采等钻采业领域。然而，随着石油勘探开发的不断深入，深井、超深井也越来越多，研磨性砂岩、致密碳酸岩以及花岗岩等硬地层的破岩需求对PCD复合片的性能要求越来越高。而PCD复合片的结构直接影响了PCD复合片的耐磨性能、承载能力、抗冲击性能、切削性能。
[0003]现有技术中，PCD复合片通常有两种结构形式，分别为球齿和锥齿。球齿结构如申请公布号为CN113427006A的中国专利技术专利申请公布的一种聚晶金刚石复合片及其制备方法，聚晶金刚石复合片包括硬质合金基体和覆盖在硬质合金基体顶端的聚晶金刚石层，聚晶金刚石层的形状为半球面形，聚晶金刚石复合片沿轴向各处的受力方向不同并能够相互抵消一部分力，使得聚晶金刚石复合片的结构稳定，抗冲击能力强。但是由于半球面形的聚晶金刚石层的表面光滑过渡，聚晶金刚石层上无切削面，聚晶金刚石复合层与岩土之间的接触面积大，导致聚晶金刚石复合片受到的切削阻力大、摩擦力较大，聚晶金刚石层与硬质合金基体之间易出现脱层的情况。
[0004]而上述申请公布号为CN113427006A的中国专利技术专利申请同时公开了一种锥齿结构的PCD复合片，锥齿结构的聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石层的形状为一整个圆锥面，由于聚晶金刚石层的顶部比较尖，聚晶金刚石复合片的切削阻力较小。但是由于聚晶金刚石层为一整个圆锥面，且聚晶金刚石复合片的锥面仅能承受周围岩土对其单方向的作用力，使得聚晶金刚石复合片上存在大面积应力集中区域而易出现断齿，降低聚晶金刚石复合齿的使用寿命。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片，以解决现有技术中球齿结构的PCD复合片易脱层、锥齿结构的PCD复合片易断齿的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本技术聚晶金刚石复合片的技术方案是：
[0007]聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体和覆盖在硬质合金基体上方的聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层的外周面沿其轴向分为至少两段弯曲工作面，所有弯曲工作面的纵剖外轮廓均为凸向聚晶金刚石复合片外侧的曲线，任意相邻两段弯曲工作面之间形成凹槽，各弯曲工作面均自下而上向聚晶金刚石复合片轴线靠拢，而形成锥形结构的聚晶金刚石层。
[0008]有益效果是：本技术的聚晶金刚石复合片中，所有自下而上向聚晶金刚石复
合片轴线靠拢的弯曲工作面共同构成锥形结构的聚晶金刚石层，同时所有弯曲工作面的纵剖外轮廓均为曲线，即本技术的聚晶金刚石复合片结合了现有技术中聚晶金刚石复合片的锥齿结构和球齿结构，锥形结构的聚晶金刚石层与岩土的接触面积较小、切削阻力小，能够减少脱层情况的发生，同时，聚晶金刚石复合片轴向各处的受力方向均不同，能够避免聚晶金刚石复合片上存在大面积应力集中区域，从而减少断齿情况的发生。再者，任意相邻两段弯曲工作面之间的凹槽能够容纳聚晶金刚石复合片前端向后输送的岩土、进而向后排出，提高钻头的排屑能力。
[0009]进一步地改进，所有弯曲工作面的纵剖外轮廓均为凸向聚晶金刚石复合片外侧的圆弧曲线。
[0010]有益效果是：圆弧曲线中上下对称位置处的受力方向关于圆弧曲线中心位置处的法线对称，这样设计，能够抵消一部分受力，减小聚晶金刚石复合片的整体受力，提高抗冲击性能。
[0011]进一步地改进，任意相邻两段弯曲工作面中，位于上方的弯曲工作面的纵剖外轮廓的圆弧曲线的曲率半径大于或等于位于下方的弯曲工作面的纵剖外轮廓的圆弧曲线的曲率半径。
[0012]有益效果是：这样设计，聚晶金刚石层整体的曲率自下而上逐渐减小，使得聚晶金刚石层的上端较尖，以进一步降低聚晶金刚石复合片的切削阻力、提高切削性能。
[0013]进一步地改进，弯曲工作面的数量不大于四段。
[0014]有益效果是：由于任意相邻两段弯曲工作面之间会形成凹槽，这样设计，避免聚晶金刚石复合片上的凹槽过多而使得凹槽内残留过多积屑、降低排屑效率。
[0015]进一步地改进，任意相邻两段弯曲工作面直接相交。
[0016]进一步地改进，聚晶金刚石层的最上端设有凸向正上方的过渡圆弧面。
[0017]有益效果是：这样设计，增加聚晶金刚石层与工作环境的接触面积，提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性能。
[0018]进一步地改进，硬质合金基体和聚晶金刚石层采用烧结成型法加工成一体。
[0019]有益效果是：烧结成型法为现有技术中成熟工艺，加工效率高。
[0020]进一步地改进，聚晶金刚石层与硬质合金基体之间设有金属层，金属层连接聚晶金刚石层和硬质合金基体。
[0021]有益效果是：这样设计，能够通过金属层缓冲金刚石层和硬质合金基体，有利于烧结成型，且能够提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性和热稳定性。
附图说明
[0022]图1为本技术聚晶金刚石复合片的分层示意图；
[0023]图2为本技术聚晶金刚石复合片在实施例1中的结构示意图；
[0024]图3为本技术的聚晶金刚石复合片在实施例2中的结构示意图。
[0025]图中：11、聚晶金刚石层；12、硬质合金基体；13、第一圆弧面；14、第二圆弧面；15、过渡圆弧面；16、第三圆弧面；17、第四圆弧面；18、第五圆弧面；19、凹槽；20、金属层。
具体实施方式
[0026]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，即所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体（12）和覆盖在硬质合金基体（12）上方的聚晶金刚石层（11），其特征在于，所述聚晶金刚石层（11）的外周面沿其轴向分为至少两段弯曲工作面，所有弯曲工作面的纵剖外轮廓均为凸向聚晶金刚石复合片外侧的曲线，任意相邻两段弯曲工作面之间形成凹槽（19），各弯曲工作面均自下而上向聚晶金刚石复合片轴线靠拢，而形成锥形结构的聚晶金刚石层（11）。2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所有弯曲工作面的纵剖外轮廓均为凸向聚晶金刚石复合片外侧的圆弧曲线。3.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，任意相邻两段弯曲工作面中，位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锦程，蔡亚光，高上攀，耿菖健，张泰隆，赵东鹏，方海江，
申请(专利权)人：河南四方达超硬材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：