一種金剛石複合片基體的製作方法

2023-12-10 12:26:32 5

本實用新型涉及一種與金剛石粉複合的硬質合金基體，尤其涉及該基體與金剛石粉接觸的複合面結構。

背景技術：

金剛石複合片是由金剛石層與硬質合金基體組成的超硬複合材料。它既有金剛石的硬度與耐磨性，又有硬質合金的抗衝擊性和可焊接性的特點，主要應用於石油與地質鑽探工具等。

硬質合金基體的上表面即複合面，為了使金剛石層與硬質合金基體的有效複合面積與複合強度最大化，可以設計各種各樣的溝槽或凸起，比如條紋狀的、網格狀的、放射狀的等等。但是，任何幾何形狀及其幾何參數的設計，都不能只顧及其複合性能，必須兼顧模具製造工藝和基體的壓製成型性能，使三者之間達到有效地平衡。如果槽型參數設計部合理，硬質合金基體的生產有可能實現不了：①成型電極在數銑加工時，刀具會發生幹涉或斷刀而導致無法加工；②產品壓製成型性能差，不能壓制脫模；③模具的表面質量達不到高精度表面要求，壓制合格率低；④產品燒結後，幾何形狀或幾何尺寸達不到預期效果，影響使用性能等等。

技術實現要素：

本實用新型針對有效複合面積最大化、複合強度高、抗剝落和抗衝擊能力強，而且複合後產品在鑽具上焊接時沒有方向性，焊接效率高的要求，提供一種新的金剛石複合片基體，不僅滿足上述要求，而且複合面幾何形狀、結構獨特，幾何參數設計合理，成型性能好，表面質量和合格率高。

本實用新型的金剛石複合片基體，由底面、與之相對的複合面及連接上述底面和複合面的側面組成；所述複合面分為中央部分和外環部分，中央部分由凸、凹交替的直型齒組成，外環為圍繞中央部分的球面，且球面上分布有若干小凸起。

所述複合面中央部分的直型齒的凹槽與凸齒的邊緣水平投影都在同一圓周ΦD4上；複合面外環部分的球面上分布的若干小凸起為若干層小半球；每層小半球球心的水平投影都在同一個圓周上，且每層圓周之間間距均勻；小半球的數量從裡往外逐層成比例遞增；每個小半球的直徑為Φd；最外層小半球邊緣外側投影所在圓周為φD2，在基體側面2的水平投影圓周ΦD1內；最裡層小半球邊緣內側水平投影所在圓周為φD3，在中央直齒邊緣的水平投影圓周ΦD4外。

所述最外層小半球邊緣外側投影所在圓周φD2與基體側面（2）的水平投影圓周ΦD1的距離：（ΦD1－ΦD2）／2≥0.3mm；最裡層小半球邊緣內側水平投影所在圓周φD3與中央直齒邊緣的水平投影圓周ΦD4的距離（ΦD3－ΦD4）／2≥0.3mm。

作為優化一，所有小半球的底面都在球面上，其半徑為Sr；小半球的頂面都在另一虛擬球面上，其半徑為SR；兩球面同心。

作為優化二，複合面的中央部分的凸齒間的間距一致，都為M；凸齒側面有一個傾斜角δ°；與凹槽底面圓弧連接，其半徑為R1；直齒的頂部為弧形面，其半徑為R2。複合面上的小半球與所在球面的相貫處圓弧連接，半徑為r。

本實用新型幾何形狀、結構獨特，有效複合面積實現了最大化，複合強度高，具有很強的抗剝落和抗衝擊能力，而且複合後產品在鑽具上焊接時沒有方向性，焊接效率高。在基體的生產方面，幾何參數設計合理，模具製作工藝可行，能夠保證高精度的表面質量，產品模壓成型性能好，壓制合格率高。

附圖說明

圖1是本實用新型的金剛石複合片硬質合金基體的主視圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖2的A-A剖視圖；

圖4是圖3中的K部（中央部分直行齒）斷面放大圖；

圖5是圖3中的P部（小半球）的斷面放大圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。

如圖1所示，本實用新型的金剛石複合片基體，由底面1、與之相對的複合面3及連接底面1和複合面3的側面2組成；複合面3分為中央部分和外環部分，中央部分由凸、凹交替的直型齒組成，外環為圍繞中央部分的球面31，且球面上分布有若干小凸起32。

如圖2所示，複合面中央部分的直型齒的凹槽34與凸齒33的邊緣水平投影都在同一圓周ΦD4上；作為優化，本實用新型的複合面外環部分的球面31上分布的若干小凸起32為若干層小半球；每層小半球球心的水平投影都在同一個圓周上，且每層圓周之間間距均勻；小半球的數量從裡往外逐層成比例遞增；每個小半球的直徑為Φd；最外層小半球邊緣外側投影所在圓周為φD2，在基體側面2的水平投影圓周ΦD1內；最裡層小半球邊緣內側水平投影所在圓周為φD3，在中央直齒邊緣的水平投影圓周ΦD4外。

作為進一步優化，最外層小半球邊緣外側投影所在圓周φD2與基體側面2的水平投影圓周ΦD1的距離：（ΦD1－ΦD2）／2≥0.3mm；最裡層小半球邊緣內側水平投影所在圓周φD3與中央直齒邊緣的水平投影圓周ΦD4的距離（ΦD3－ΦD4）／2≥0.3mm。

如圖3所示，所有小凸起32的底面都在球面31上，其半徑為Sr；小凸起的頂面都在另一虛擬球面上，其半徑為SR；上述兩球面同心。

如圖4所示，複合面的中央部分的凸齒33間的間距一致，都為M；凸齒33側面有一個傾斜角δ°；與凹槽34底面圓弧連接，其半徑為R1；直齒的頂部為弧形面，其半徑為R2。

如圖5所示，所述複合面上的小半球與所在球面31的相貫處圓弧連接，半徑為r。

本實用新型複合面採用中央直齒和外環球面小凸起結合的形式，幾何形狀、結構獨特，有效複合面積實現了最大化，複合強度高，具有很強的抗剝落和抗衝擊能力，而且複合後產品在鑽具上焊接時沒有方向性，焊接效率高。幾何參數設計合理，模具製作工藝可行，能夠保證高精度的表面質量，產品模壓成型性能好，壓制合格率高。