一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭的製作方法
2023-07-15 07:55:56
專利名稱：一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭的製作方法
技術領域：
:本實用新型涉及一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭，是一種地質工程學科領域所用的金剛石鑽頭，具體地說是一種鑽進效率高、使用壽命長、對巖石適應性較強的廣譜性熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭。
技術背景:我國研製人造金剛石鑽頭至今已有近六十年的歷史。由於巖層的種類是多種多樣的，巖性複雜多變，對金剛石鑽頭不僅要求鑽進效率要高，使用壽命要長，而且要求對巖層的適應性要好。目前的金剛石鑽頭雖然品種較多，但在性能上很難滿足上述多方面的要求，仍存在一些問題，如金剛石鑽頭工作層底唇面大或底唇面面積調整較為複雜，鑽進效率低；鑽頭排粉效果差，易產生重複破碎，降低鑽進效率及鑽頭壽命；冷卻效果差，鑽頭易產生微燒，影響使用壽命；鑽頭抗衝擊韌性及抗彎強度差，鑽頭胎塊易部分或整體崩落；鑽頭廣譜性較差。
發明內容:為克服現有技術的缺陷，本實用新型的目的在於提供一種工作層底唇面大小易調、具有良好排粉和冷卻效果、可避免重複破碎和鑽頭微燒發生、具有良好的抗衝擊韌性和抗彎強度的鑽進效率高、使用壽命長、廣譜性強的熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭。本實用新型解決技術問題採用如下技術方案:一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭，其特徵在於，所述鑽頭破碎巖石的切削齒為弧面直角梯形齒，所述弧面直角梯形齒由弧面直角柱狀體和弧面三角體構成，弧面直角柱狀體是破碎巖石的主體部分，其金剛石的濃度高，達到75°/Γ85%。弧面三角體起著輔助破碎巖石和支撐弧面直角柱 狀體的作用，其金剛石的濃度55%飛5%。孕鑲金剛石鑽頭的胎體材料採用單質金屬粉，其耐磨性達到ML (0.Γ0.6) X 10_5 ;其抗彎強度不低於700MPa。所述弧面直角梯形齒的底角為α角(即直角梯形齒中斜腰底角)，該α角的取值範圍為50° 70°，通過改變所述α角的值可以調節鑽頭的碎巖效率。堅硬巖層相應減小α角和頂寬L，以增大比壓，提高鑽進效率。所述弧面直角梯形齒的頂寬L取值範圍為1(Γ14_，通過改變齒的頂寬L可以調節鑽頭的碎巖效率。與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在:本實用新型鑽頭以弧面直角梯形齒破碎巖石，其與孔底巖石的接觸面積較小，約為鑽頭環狀面積的439Γ55% (常規鑽頭工作層底唇面面積約佔609Γ70%)，在相同的鑽壓條件下，鑽壓比大，有利於切入巖石，提高破碎巖石的效率；通過調節底角α與齒頂寬L，可方便調節鑽頭底唇面面積，適應不同硬度與研磨性的巖層鑽進，提高效率；弧面直角梯形齒由弧面直角柱狀體和弧面三角體構成，弧面直角柱狀體破碎巖石的主體部分，而弧面三角體起輔助破碎巖石的作用，同時，有效支撐弧面直角柱狀體，提高其抗衝擊韌性與抗彎強度，提高了該鑽頭鑽進不同巖層的適應性；水口較大，既可改善排粉效果，減少重複破碎，又能及時冷卻鑽頭，避免鑽頭微燒，提高鑽進效率，增強鑽頭壽命；本實用新型鑽頭的成本較低，與常規熱壓金剛石鑽頭相比，其性價比提高約18% 22%。
:圖1為本實用新型鑽頭底唇面局部結構示意圖。圖2為圖1中A視方向展開示意圖。圖3為弧面直角梯形齒示意圖。以上附圖中，各標號與零部件的對應關係為:1-金剛石；2-弧面直角柱狀體；3-弧面三角體；4-鑽頭水口； 5-鑽頭保徑聚晶；6_鑽頭鋼體。以下通過具體實施方式
，並結合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
:實施例:結合圖1-3，附圖所公開的結構就是本實用新型一個實施例的結構。首先依據鑽進可鑽性珊級花崗巖的力學性質設計鑽頭的結構。該鑽頭破碎巖石的切削齒為弧面直角梯形齒，弧面直角梯形齒由弧面直角柱狀體2和弧面三角體3構成。而弧面直角梯形齒主要參數為直角梯形齒的齒頂長度L和梯形齒底角α。該弧面直角柱狀體2是破碎巖石的主體部分；其金剛石的濃度高，達到80%。而弧面三角體3起著輔助破碎巖石和支撐弧面直角柱狀體2的作用；其金剛石的濃度較低，為65%。經過對可鑽性珊級花崗巖的抗剪強度測試和對鑽頭胎體抗彎強度計算，確定齒頂長度L取值12mm，梯形齒底角α選擇60° ;在這種參數條件下，鑽頭的弧面直角梯形齒破碎巖石的效率高，直角梯形鑽齒安全、可靠。鑽頭胎體成分採用單質金屬粉:WC含量27%，YG8含量5%，Ni含量12%，Co含量7%，Fe含量9%，Mn含量2%，663_Cu含量38%。鑽頭胎體的耐磨性能夠達到ML0.5X 10_5 ;其抗彎強度不低於700MPa。圖1、2所示，弧面直角柱狀體的鑽頭胎體中孕鑲有金剛石1，鑽頭與鑽頭鋼體6之間為鑽頭鑽頭保徑聚晶5，鑽頭水口 4較大，既可改善排粉效果，減少重複破碎，又能及時冷卻鑽頭，避免鑽頭微燒，提高鑽進效率，增強鑽頭壽命.[0022]該實用新型鑽頭採用中頻電爐進行熱壓燒結，熱壓工藝參數為:燒結溫度965°C，壓力19MPa，保溫時間5min，當爐溫冷卻到800°C時即可出爐，即完成該實用鑽頭的製造。顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍 。倘若對本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型的基本構思或等同技術，則本實用新型也應該包含這些改動和變型在內。
權利要求1.一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭，其特徵在於，所述鑽頭破碎巖石的切削齒為弧面直角梯形齒，所述弧面直角梯形齒由弧面直角柱狀體和弧面三角體構成。
2.根據權利要求1所述的一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭，其特徵在於，所述弧面直角梯形齒的底角為α角，該α角的取值範圍為50° 70°，通過改變所述α角的值以調節鑽頭的碎巖效率。
3.根據權利要求1所述的一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭，其特徵在於，所述弧面直角梯形齒的頂寬L取值範圍為l(Tl4mm，通過改變齒的頂寬L以調節鑽頭的碎巖效率。
4.根據權利要求1所述的一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭，其特徵在於，孕鑲金剛 石鑽頭的胎體採用單質金屬粉。
專利摘要本實用新型公開了一種熱壓直角梯形齒孕鑲金剛石鑽頭，所述鑽頭的工作齒設計成弧面直角梯形體，弧面直角梯形體又由弧面柱狀體和弧面三角體組成。弧面柱狀體是鑽頭破碎巖石的主體部分，其金剛石濃度為65%~85%；而弧面三角體起著輔助破碎巖石和支撐弧面柱狀體的作用，其金剛石的濃度為55%~65%；弧面直角梯形齒胎體的耐磨性為ML(0.4~0.6)×10-5。本實用新型鑽頭結構獨特，具有良好的廣譜性能，是一種鑽進效率高、使用壽命長、結構新穎的孕鑲金剛石鑽頭。
文檔編號E21B10/60GK203081304SQ20132010826
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者朱恆銀, 王強, 楊展 申請人:安徽省地質礦產勘查局313地質隊