抗冲击金刚石复合齿制造技术

本实用新型专利技术公开一种抗冲击金刚石复合齿，主要由聚晶金刚石层和硬质合金基体在高温高压下烧结而成。所述聚晶金刚石层的中部向上突起成一个球面弧形，该球面弧形的周边沿其所处平面向外延伸成一个环形的唇边，其结构就像一个带唇边的钢盔一样。本实用新型专利技术所设计的抗冲击金刚石复合齿具有抗冲击性能好、特别适合于破碎地层钻探用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于钻头制造领域，尤其涉及一种抗冲击金刚石复合齿。
技术介绍
众所周知，切削结构是钻头的关键部分，它对钻头的性能起着决定性作用。目前， 国内外的金刚石复合齿钻头的切削结构——主要由聚晶金刚石层和硬质合金基体在高温 高压下烧结而成。金刚石复合齿的外形多为圆柱形，其上端面即聚晶金刚石层的表面为一 光滑的平面。装有这种金刚石复合齿的钻头在均匀地层中具有良好的钻进效果，但遇到破 碎地层如沙粒层和鹅卵石层时，钻进时会出现受力不均、转速时快时慢、钻头抖动等现象， 此时金刚石复合齿的平面会承受很大的冲击力，特别是突然撞击到较大的颗粒石时，就会 造成复合片崩边、甚至断裂成碎块，使钻头无法使用，寿命大幅下降。因此平面形的金刚石 复合齿不太适用于破碎地层的钻探。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种抗冲击性能好、适合于破碎地层钻探 用的抗冲击金刚石复合齿。 为解决上述问题，本技术所设计的一种抗冲击金刚石复合齿，主要由聚晶金 刚石层和硬质合金基体在高温高压下烧结而成，其不同之处是所述聚晶金刚石层的中部向 上突起成一个球面弧形，该球面弧形的周边沿其所处平面向外延伸成一个环形的唇边，其 结构就像一个带唇边的钢盔一样。 上述方案中，球面弧形的周边向外延伸成的唇边可以为向上或向下延伸形成的梯 形环面，但最好是沿其所处平面的向外水平延伸形成的水平环面。 上述方案中，所述球面弧形与唇边的交汇处可以直接相交，但为了防止应力集中在交汇处，球面弧形与唇边的交汇处最好采用平滑相切过渡。 上述方案中，所述金刚石复合齿的最好关于金刚石复合齿的中心对称。 上述方案中，聚晶金刚石层与硬质合金基体的结合面上相互配合的设有凹陷和凸起。 本技术与现有技术相比，通过改变金刚石复合齿的聚晶金刚石层的结构，特别是端面结构，其中部采用球面弧形状主要是提高钻齿的抗冲击性能，因为当钻齿受到撞击时，球面可以有效地把撞击力分散掉，从而提高抗冲击性能。因此中间的球面弧形设计主要用于撞击破碎前进方向来的较大的破碎岩石，球面弧形周边的唇边则用于正常刮削岩石。因此这种钻齿的设计既能适用于一般均质地层的钻探，也适用于非均质地层如破碎岩层或鹅卵石地层等的钻探。同时根据不同的使用环境，配合设计球面弧形及唇边的尺寸，使其尽可能的提升钻齿的各项性能指标。附图说明图1为本技术一种抗冲击金刚石复合齿优选实施例的结构示意图。 图中标号为1、聚晶金刚石层；1-1、球面弧形；l-2、唇边；R、球面弧形的半径；h、 球面突出部分的高度；L、唇边的宽度；e、聚晶金刚石层厚度；2、硬质合金基体；D、抗冲击金 刚石复合齿的直径；H、抗冲击金刚石复合齿的整体高度；3、颗粒岩石具体实施方式本技术一种抗冲击金刚石复合齿优选实施例的结构示意图如图1所示，主要 由聚晶金刚石层1和硬质合金基体2在1400°C，5. 5Gpa左右的高温高压环境下烧结而成。 所述聚晶金刚石层1的中部向上突起成一个球面弧形1-1，该球面弧形1-1的周边沿其所处 平面向外延伸成一个环形的唇边l-2。唇边l-2向外水平延伸成一个水平环面。其结构就 像一个带唇边1-2的钢盔一样。在本技术优选实施例中，水平环形的唇边1-2和球面 弧形1-1的连接处采用一个圆弧平滑过渡。球面弧形1-1位于聚晶金刚石层1的正中，即 聚晶金刚石层1的表面关于金刚石复合齿的中心对称。 配合设计球面弧形1-1的半径R及高度h、以及唇边1-2的宽度L，让球面弧形1-1 发挥更好的撞击破碎作用、唇边1-2更好的发挥正常刮削作用，以适应各种不同地层的钻 探需要。在本技术中，聚晶金刚石层1的球面弧形1-1的半径R最好设计在2mm 20mm 之间，球面弧形1-1的高度h最好设计在lmm 20mm之间，唇边1-2的宽度L最好设计在 0. 5mm 10mm之间，其聚晶金刚石层1的厚度e设计在0. 5mm 5mm的范围内。本实用新 型优选实施例选取的金刚石复合齿钻齿的球面弧形1-1的半径R为5mm，球面弧形1_1的高 度h为3. 5mm，唇边1-2的宽度L为2mm，聚晶金刚石层1的厚度e为1. 5mm。 另外，为了加强聚晶金刚石层1与硬质合金基体2间的结合力，金刚石复合齿在硬 质合金基体2的结合面上相互配合的设有凹陷和凸起。如凹槽、小孔或凹坑、或其他非规则 面。而在本技术中在硬质合金基体2的结合面上设有数条凹槽和凸条。 通过上述方案所形成的抗冲击金刚石复合齿的直径D在6mm 25mm之间，高度H 在4mm 30mm之间。在本技术优选实施例中，抗冲击金刚石复合齿的直径D为13. 3mm 之间，高度H为8mm之间。本技术在使用过程中，其上端面的球面弧形1_1具有很好的 撞击性能，它能够将体积较大的颗粒岩石3撞碎或挤开，从而使得地层对钻头的撞击力大 大减小；而被球面弧形1-1撞碎以及地层中含有的体积较小的颗粒岩石3则会被钻齿的唇 边l-2撞击和刮削；因此本技术所设计的金刚石复合齿具有很高的抗冲击性能和刮削 性能，使得其既能适用于均质地层的钻探，也适用于破碎地层如颗粒岩层和鹅卵石层中的 钻探。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗冲击金刚石复合齿，主要由聚晶金刚石层（１）和硬质合金基体（２）烧结而成，其特征在于：所述聚晶金刚石层（１）的中部向上突起成一个球面弧形（１－１），该球面弧形（１－１）的周边沿其所处平面向外延伸成一个环形的唇边（１－２）。

【技术特征摘要】
一种抗冲击金刚石复合齿，主要由聚晶金刚石层(1)和硬质合金基体(2)烧结而成，其特征在于所述聚晶金刚石层(1)的中部向上突起成一个球面弧形(1-1)，该球面弧形(1-1)的周边沿其所处平面向外延伸成一个环形的唇边(1-2)。2. 根据权利要求1所述的抗冲击金刚石复合齿，其特征在于所述唇边(1-2)为水平 环面。3. 根据权利要求1所述的抗冲击金刚石复合齿，其特征在于所述球面弧形(1-1)与 唇边(1-2)的交汇处平滑相切过渡。4. 根据权利要求1-3中任意一项所述的抗冲击金刚石复合齿，其特征在于所述球面 弧形(1-1)位于聚晶金刚石层(1)的正中，即聚晶金刚石层(1)的表面关于金刚石复合齿 的中心对称。5. 根据权利要求1-3中任意一项所述的抗冲击金刚石复合齿，其特征在于所述球面弧形(1-1)的半径...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫铭忠，
申请(专利权)人：桂林星钻超硬材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：45[中国|广西]