【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质勘探或工程勘探钻进时使用的地质钻头，具体涉及一种带保径结构的地质钻头及其制作方法。
技术介绍
1、目前，在固体矿的勘探和工程勘探中采用的工具绝大部分是金刚石地质钻头。现有金刚石地质钻头的制造方法主要有以下两种：
2、一种是中频整体热压烧结法。中频整体热压烧结法是先将金刚石与金属粉末混合物倒入设计好的石墨模具中，然后将钢体毛坯放在粉体上，通过中频热压烧结机采用中频电磁感应的方式加热同时加压力，将金属粉末与金刚石烧结成钻齿，并与钢体结合成一体。这种方法制作的钻头存在以下不足：①由于是整体烧结，内部水口等高低结构导致整体致密度不均匀。②烧结的致密度较低，钻齿与钢体结合力较差。③钻齿与钢体的结合力受过渡层成分、钢体材料以及烧结温度等参数影响。再者，中频感应烧结的温度有趋肤效应的特点，烧结温度内外有差异，要保证钻齿与钢体结合力，有时又不得不提高烧结温度。然而高温度烧结又会导致金刚石损失，从而降低锋利度和寿命，而且能耗也更高。④烧结过程石墨模具损耗高，生产成本高。
3、另一种是电镀法。电镀法是采用埋砂法，将金刚石堆积在钢体表面，直接一层层沉积镍包裹金刚石形成钻齿结构。这种方法虽然没有高温损伤金刚石，但缺点也很明显：一方面，电镀层应力大，处理不好容易脱层；其次，金刚石浓度不可控，不能调整适配不同的岩石；再者，生产周期过长，通常需要7～15天/批；还有就是电镀法污染较大，制得的钻头虽锋利度好，但寿命较低。
4、本申请人之前的研究成果，公布号为cn103953286a的专利技术专利，公开了一种
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够解决地质钻头保径问题的带保径结构的地质钻头及其制作方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种带保径结构的地质钻头，包括钻齿和钢体，所述钻齿在轴向上具有工作层、过渡层和焊接层三层结构，钢体的一端设有连接螺纹，钻齿均匀布设于钢体的另一端，与现有技术不同的是：
4、还包括内水口保径块和外水口保径块，所述内水口保径块上设有内水槽，外水口保径块上设有外水槽；所述内水口保径块和外水口保径块均由含磨粒的粉料烧结而成；
5、钢体另一端的端面上沿周向加工有多个焊接平台，所述的钻齿焊接于所述的焊接平台上；相邻两钻齿之间的钢体端面上还加工有用于焊接所述内水口保径块和外水口保径块的内焊接凹槽和外焊接凹槽，内焊接凹槽和外焊接凹槽之间存在焊接限位结构，所述焊接限位结构的顶端端面高于焊接平台，相邻两钻齿之间的内水口保径块、焊接限位结构和外水口保径块共同构成一个水口块；
6、在完成内水口保径块、外水口保径块以及钻齿的焊接后，在钻头的轴向方向上，水口块顶端端面所在的平面高于钻齿上焊接层顶部所在的平面。
7、所述内焊接凹槽和外焊接凹槽的深度可以根据钻进对象和钻管规格进行选择，通常为6～10mm；对于内水槽和外水槽的深度可以根据钻进对象进行选择，通常为1～5mm，以能够有效通冷却液预防烧钻为宜。
8、为了提高钻齿的过渡层与工作层之间的结合力，可以在过渡层和工作层之间设置由过渡层向工作层延伸的凸台，起到加强筋的作用。同理，从提高焊接层和过渡层之间结合力的角度考虑，优选在焊接层和过渡层之间设置由焊接层向过渡层延伸的凸台。
9、进一步的，所述焊接限位结构顶端端面超出焊接平台的高度优选是大于钻齿焊接层的高度，这样可以使钻齿在工作时承受更大的扭力。
10、优选是将钻齿的工作层设计成在径向上具有由内至外依次为含磨粒的工作内层、不含磨粒的第一夹层、含磨粒的工作中间层、不含磨粒的第二夹层和含磨粒的工作外层的结构，这样可以进一步提高钻进时效以及钻头的使用寿命。
11、本申请中涉及的磨粒可以是金刚石，或者是聚晶，或者是金刚石和聚晶的混合物。
12、在具体的实施过程中，当钻齿的总高度选择为10～30mm时，优选钻齿焊接层的高度为2～3mm，过渡层的高度为2～3mm，余下为工作层的高度(6～24mm)；相应的，水口块的匹配高度为6～10mm。
13、如上所述带保径结构的地质钻头的制备方法，包括以下步骤：
14、1)取用于制作钢体的钢材，在钢材的一端加工出连接螺纹，在钢体另一端的端面上沿周向加工出多个焊接平台，所述的焊接平台在钢体端面上均匀分布；然后在相邻两焊接平台之间的钢体端面上加工出用于焊接内水口保径块和外水口保径块的内焊接凹槽和外焊接凹槽，且内焊接凹槽和外焊接凹槽之间存在焊接限位结构，所述焊接限位结构的顶端端面高于焊接平台，得到钢体；
15、2)采用冷压成型工艺制作钻齿冷压坯，所得冷压坯于830～860℃下进行批量烧结，得到钻齿；
16、3)采用冷压成型工艺分别制作内水口保径块冷压坯和外水口保径块冷压坯，所得冷压坯于830～860℃下进行批量烧结，得到内水口保径块和外水口保径块；
17、4)将钻齿、内水口保径块以及外水口保径块分别焊接于钢体的焊接平台、内焊接凹槽和外焊接凹槽上，即得到所述的带保径结构的地质钻头。
18、与现有技术相比，本专利技术的特点在于：
19、1.内水口保径块以及外水口保径块采用含磨粒的粉料烧结而成，再焊接到相应的内焊接凹槽和外焊接凹槽上，由内水口保径块、焊接限位结构和外水口保径块共同构成的水口块类似扩孔器工作面，相比于传统的在每个钻齿上机械镶嵌金刚石聚晶的保径方式，面积更大，保护效果更好，不仅能起到保护钻齿焊接层磨损，还能有效保护钢体工作部位的磨损，使钻出孔径一致，保证后续钻探工作顺畅。
20、2.在钢体端面上设计焊接平台，由内水口保径块、焊接限位结构和外水口保径块构成的水口块顶端端面所在的平面高于钻齿上焊接层顶部所在的平面，形成镶嵌结构，使钻齿在工作时能承受更大的扭力；将钻齿设计成轴向的三层结构，焊接层保证钻齿与钢体的焊接强度，过渡层保证焊接层与工作层之间的结合力；进一步的，通过在过渡层和工作层，过渡层和焊接层结合处设计起加强筋作用的凸台，提高它们之间的结合力。这些设计能有效提高钻齿强度及钻齿与钢体的连接强度，从而能有效面对不同地层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带保径结构的地质钻头，包括钻齿(2)和钢体(1)，所述钻齿(2)在轴向上具有工作层(203)、过渡层(202)和焊接层(201)三层结构，钢体(1)的一端设有连接螺纹，钻齿(2)均匀布设于钢体(1)的另一端，其特征是，
2.根据权利要求1所述的带保径结构的地质钻头，其特征是，所述钻齿(2)的焊接层(201)和过渡层(202)之间设置有由焊接层(201)向过渡层(202)延伸的凸台。
3.根据权利要求1所述的带保径结构的地质钻头，其特征是，所述钻齿(2)的过渡层(202)和工作层(203)之间设置有由过渡层(202)向工作层(203)延伸的凸台。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的带保径结构的地质钻头，其特征是，所述焊接限位结构(104)顶端端面超出焊接平台(101)的高度大于钻齿(2)焊接层(201)的高度。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的带保径结构的地质钻头，其特征是，所述钻齿(2)的工作层(203)在径向上具有由内至外依次为含磨粒的工作内层(2031)、不含磨粒的第一夹层(2032)、含磨粒的工作中间层(2033
6.根据权利要求1～3中任一项所述的带保径结构的地质钻头，其特征是，当钻齿(2)的总高度为10～30mm时，其中焊接层(201)的高度为2～3mm，过渡层(202)的高度为2～3mm，余下为工作层(203)的高度；水口块的匹配高度为6～10mm。
7.权利要求1所述带保径结构的地质钻头的制备方法，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种带保径结构的地质钻头，包括钻齿(2)和钢体(1)，所述钻齿(2)在轴向上具有工作层(203)、过渡层(202)和焊接层(201)三层结构，钢体(1)的一端设有连接螺纹，钻齿(2)均匀布设于钢体(1)的另一端，其特征是，
2.根据权利要求1所述的带保径结构的地质钻头，其特征是，所述钻齿(2)的焊接层(201)和过渡层(202)之间设置有由焊接层(201)向过渡层(202)延伸的凸台。
3.根据权利要求1所述的带保径结构的地质钻头，其特征是，所述钻齿(2)的过渡层(202)和工作层(203)之间设置有由过渡层(202)向工作层(203)延伸的凸台。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的带保径结构的地质钻头，其特征是，所述焊接限位结构(104)顶端端面超出...
【专利技术属性】
技术研发人员：李运海，莫斌，祝文剑，蒋鹏飞，周新翔，王智龙，
申请(专利权)人：桂林特邦新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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