金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝的製作方法
2023-04-24 02:30:01 4
專利名稱：金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及金剛石地質取芯鑽頭，具體是一種用於卵礫石地層或硬、脆、碎地層或破碎地層鑽探的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝。
背景技術：
卵礫石地層，硬、脆、碎地層是鑽探領域的難題。由於卵礫石地層鑽進時，多採用泥漿護壁，而常規的金剛石鑽頭鑽進時，金剛石出刃小，鑽頭與鑽孔環狀間隙小，鑽頭水口、水槽面積小，鑽頭易燒鑽，鑽頭鋼體易被磨穿。常規的合金鑽頭鑽進時，合金在孔底工作時極易崩斷，因此一般鑽頭在此類地層鑽進時效率低，鑽頭壽命短，成本高。金剛石鑽頭目前國內主要有兩種方法生產電鍍法和整體燒結法，其中電鍍法製備的金剛石鑽頭壽命長，但是效率低；燒結法一般是採用中頻爐整體燒結法，具優點是效率高，但是缺陷是壓制密度不高，導致使用壽命短。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種鑽頭壽命長、時效高，並可降低鑽進成本的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝。一種金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，其特徵是按如下步驟實現(I)在模具內先裝水口料，後裝金剛石與粉末的混合料，所述金剛石與粉末的混合料焊接後形成金剛石孕鑲體；(2)裝焊接層粉料，所述焊接層粉料焊接後形成焊接層；(3)插入工作鋼體；(4)放入電阻燒結爐待燒，上、下待壓，電阻面積為整個模具面積的1/3 ；(5)加熱，溫度升至720_780°C時，加全壓12_18Mpa的1/3壓力；(6)溫度升至850-1000°C時，加全壓12-18Mpa，保溫保壓時間2-5分鐘，其中升溫速度為 100-200°C /min ；(7)停止加熱，冷卻；(8)待溫度降至680_720°C時，停止壓力；出爐冷卻。如上所述的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，在步驟(8)之後還包括如下步驟(9)冷卻後，熱壓後成型部份鋼體和冷作鋼體車加工配合後，採用氣體保護焊接設備進行無渣焊接；(10)數控車加工絲扣後，開水口，產品完工。如上所述的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，所述的金剛石孕鑲體的金剛石MBD8，粒度 40/45，濃度 60-100%。如上所述的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，所述金剛石孕鑲體的底出刃為
0.5-1. 5mm,外出刃5-10mm,內出刃為2_4mm,水口面佔底唇面積的40-60%。如上所述的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，所述焊接層的配方按照質量百分比為WC :7-15%, Ni 10%, Fe :20-50%, Mn :2-10%,90Cu 30%o本發明採用上述生產工藝，其採用電阻燒結爐進行燒制可提高壓制密度，另外金剛石孕鑲體配方本身可達到合適的硬度和密度，有效地調節金剛石的出刃高度，既有衝韌性又有合適的硬度，從而提高鑽頭的壽命和提高生產效率，可以按照實際要求設計合適的水口，從而有效地解決地質鑽探中效率和壽命的矛盾，達到實際上的統一。本發明製備的金剛石地質取芯鑽頭平均壽命可達30-70米，時效(即每小時鑽進尺度)為2-5米。
圖I是本發明金剛石地質取芯鑽頭的結構示意圖；圖2是本發明金剛石地質取芯鑽頭的俯視圖；圖3是本發明半成品正視部分截面示意圖。圖中1_工作鋼體、2-焊接層、3-金剛石孕鑲體、4-水口模具、5-冷作鋼體、6-氣體保護焊接處。
具體實施例方式下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。本發明提供一種金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，其特徵是按如下步驟實現(I)清潔石墨模具，配模，注意鑽頭鋼體與石墨內、外模的配合間隙；在模具內先裝水口料，後裝金剛石與粉末的混合料；(2)裝焊接層粉料；(3)插入工作鋼體；(4)放入電阻燒結爐待燒，上、下待壓，電阻面積為整個模具面積的1/3 ；(5)加熱，溫度升至720_780°C時，加全壓12_18Mpa的1/3壓力；(6)溫度升至850-1000°C時，加全壓12_18Mpa，保溫保壓時間2-5分鐘，其中升溫速度為 100-200°C /min ；(7)停止加熱，冷卻；(8)待溫度降至680_720°C時，停止壓力；出爐冷卻。(9)冷卻後，熱壓後成型部份鋼體和冷作鋼體車加工配合後，採用氣體保護焊接設備進行無渣焊接，具體焊接位置如圖3中所示氣體保護焊接處6 ；(10)數控車加工絲扣後，開水口，產品完工。請參照圖I、圖2，使用上述製備工藝製成的金剛石地質取芯鑽頭，包括工作鋼體
I、金鋼石孕鑲體3，工作鋼體I與金剛石孕鑲體3之間由焊接層2相接，金剛石孕鑲體3上開有水口 4 (如圖3所示)，工作鋼體I與冷作鋼體5焊接。所述的金剛石孕鑲體3的金剛石MBD8，粒度40/45，濃度60-100%。所述的金剛石孕鑲體3的底出刃為0. 5-1. 5mm,外出刃內出刃為2_4mm,水口面只佔底唇面積的40-60%。所述的焊接層2(即焊接層粉料)的配方按照質量百分比為WC:7-15%，Ni 10%, Fe :20-50%, Mn :2-10%,90Cu :30%。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何屬於本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應
涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，其特徵是按如下步驟實現 (1)在模具內先裝水口料，後裝金剛石與粉末的混合料，所述金剛石與粉末的混合料焊接後形成金剛石孕鑲體； (2)裝焊接層粉料，所述焊接層粉料焊接後形成焊接層； (3)插入工作鋼體； (4)放入電阻燒結爐待燒，上、下待壓，電阻面積為整個模具面積的1/3； (5)加熱，溫度升至720-780°C時，加全壓12-18Mpa的1/3壓力； (6)溫度升至850-1000°C時，加全壓12-18Mpa，保溫保壓時間2_5分鐘，其中升溫速度為 100-200。。/min ； (7)停止加熱，冷卻； (8)待溫度降至680-720°C時，停止壓力；出爐冷卻。
2.如權利要求I所述的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，其特徵在於在步驟⑶之後還包括如下步驟 (9)冷卻後，熱壓後成型部份鋼體和冷作鋼體車加工配合後，採用氣體保護焊接設備進行無渣焊接； (10)數控車加工絲扣後，開水口，產品完工。
3.如權利要求I所述的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，其特徵在於所述的金剛石孕鑲體的金剛石MBD8，粒度40/45，濃度60-100%。
4.如權利要求I所述的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，其特徵在於所述金剛石孕鑲體的底出刃為0. 5-1. 5mm,外出刃內出刃為2_4mm,水口面佔底唇面積的40-60%。
5.如權利要求I所述的金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，其特徵在於所述焊接層的配方按照質量百分比為WC :7-15%, Ni 10%, Fe =20-50%, Mn :2-10%,90Cu :30%。
全文摘要
一種金剛石地質取芯鑽頭的製備工藝，按如下步驟實現(1)在模具內先裝水口料，後裝金剛石與粉末的混合料；(2)裝焊接層粉料；(3)插入工作鋼體；(4)放入電阻燒結爐待燒，上、下待壓，電阻面積為整個模具面積的1/3；(5)加熱，溫度升至720-780℃時，加全壓12-18MPa的1/3壓力；(6)溫度升至850-1000℃時，加全壓12-18MPa，保溫保壓時間2-5分鐘，其中升溫速度為100-200℃/min；(7)停止加熱，冷卻；(8)待溫度降至680-720℃時，停止壓力；出爐冷卻。本發明製備的金剛石地質取芯鑽頭平均壽命可達30-70米，時效為2-5米，有效地解決地質鑽探中效率和壽命的矛盾。
文檔編號E21B10/48GK102704855SQ20121018861
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月8日 優先權日2012年6月8日
發明者李建新 申請人:李建新