一種孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭的製作方法
2023-07-15 08:15:01
專利名稱：一種孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭的製作方法
技術領域：
:本實用新型涉及一種一種孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭，特別是一種在中硬及彈塑性巖石中鑽進效率高、使用壽命長的複合式熱壓孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭。
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。目前地質巖心鑽探所用的常規金剛石鑽頭，金剛石出刃較低，破碎巖石的方式主要以磨削為主，破碎巖石效率較低；鑽頭時效與壽命往往不能兼顧；鑽頭對巖石的適應性差，需根據不同巖石選擇不同類型的金剛石鑽頭；新鑽頭下入孔內需要初磨才能正常鑽進；鑽頭生產製造成本較高。由於巖層的種類是多種多樣的，巖性複雜多變，現有的金剛石鑽頭很難同時滿足壽命長、鑽進效率高、廣譜性好、成本低等要求。
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在中硬及彈塑性地層中能自磨出刃，具有切削和磨削雙重作用的高效、長壽命、適用性廣的複合式熱壓碎聚晶孕鑲金剛石鑽頭，以大幅度提聞鑽探效率，節約鑽探成本。本實用新型解決技術問題採用如下技術方案:一種孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭，所述鑽頭的第一工作層為表鑲結構，所述表鑲結構的主體磨料為不規則碎聚晶，鑽頭的其餘工作層為孕鑲結構、孕鑲有不規則碎聚晶；在鑽頭工作層胎體中還複合有單晶金剛石。不規則碎聚晶在工作層胎體中的體積濃度為16°/Γ20%。所述鑽頭的第一工作層採用表鑲結構，工作層胎體中表鑲的碎聚晶為有序排列；鑽頭的其餘工作層為孕鑲結構，工作層胎體中孕鑲的碎聚晶為無序排列。所述鑽頭的工作層胎體中複合了單晶金剛石，單晶金剛石的百分比濃度為20% 22% ;單晶金剛石中粒度為30/40目的佔60% ;粒度為40/50目的佔40%。與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在:本實用新型採用碎聚晶作為破碎巖石的主體磨料，具有尖銳的自由切削麵，其出刃高，具有磨削和切削雙重作用，在中硬和彈塑性巖層中必然會獲得高的鑽進效率；鑽頭的第一工作層採用表鑲方式，鑽頭下入孔底不需初磨時間即可直接鑽進；由於含有多層無序排列碎聚晶孕鑲工作層，鑽頭的工作層可高達l(Tl2mm，鑽進過程中不僅能很好的自磨出刃，可以獲得較長的使用壽命；鑽頭中孕鑲了百分比濃度為209Γ22%單晶金剛石，不僅可以參與破碎巖石，更重要的是可以保持鑽頭工作層的平衡磨損，提高鑽頭的使用效果。同時由於本實用新型鑽頭在鑽進過程中能很好的出刃，且出刃較高，鑽頭排粉效果好，可避免重複破碎與鑽頭泥包現象 的發生。本實用新型鑽頭成本較低，與常規熱壓金剛石鑽頭相比，其性價比提高約20%。
:圖1為本實用新型鑽頭底唇面局部結構不意圖。圖2為圖1中A-A方向局部剖視示意圖。以上附圖中，各標號與零部件的對應關係為:1-鑽頭鋼體；2_鑽頭胎體；3-孕鑲碎聚晶；4-表鑲碎聚晶；5-單晶金剛石；6_鑽頭保徑；7-鑽頭水口。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1-2，附圖所公開的結構就是本實用新型一個實施例的結構。本實施例孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭，鑽頭的第一工作層為表鑲結構，表鑲結構的主體磨料為不規則碎聚晶，鑽頭的其餘工作層為孕鑲結構、孕鑲有不規則碎聚晶。圖2可以看出，鑽頭胎體2中，第一工作層中有序排列表鑲碎聚晶4，其餘工作層中無序排列有孕鑲碎聚晶3，在鑽頭工作層胎體中還複合有單晶金剛石5。鑽頭工作層的外圍是鑽頭保徑，後端為鑽頭鋼體1，鑽頭水口 7較大，鑽頭排粉效果好，可避免重複破碎與鑽頭泥包現象的發生。製作本實用新型鑽頭時，首先將表鑲碎聚晶4按照設計好的排列分布方案，固定在鑽頭模具的底圈表面，有序排列第一工作層的表鑲碎聚晶4，同時撒上第一工作層純胎體粉料，完成表鑲碎聚晶的裝料工序。
接著，將計算好的胎體粉料、單晶金剛石5和表鑲碎聚晶4混合均勻，裝入鑽頭的第一工作層之上，初步壓實；金剛石的百分比濃度採用20%，碎聚晶的體積濃度採用18%。在上述裝模的基礎上，置入鑽頭保徑聚晶，再裝入純胎體粉料，壓上鑽頭鋼體，SP完成鑽頭燒結模具的組裝。將組裝好的模具送入中頻電爐中進行熱壓燒結，熱壓工藝參數為:燒結溫度960°C，壓力18MPa，保溫時間4min，當爐溫冷卻到820°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1.一種孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭，其特徵在於，所述鑽頭的第一工作層為表鑲結構，所述表鑲結構的主體磨料為不規則碎聚晶，鑽頭的其餘工作層為孕鑲結構、孕鑲有碎聚晶；在鑽頭工作層胎體中還複合有單晶金剛石。
2.根據權利要求1所述的一種孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭，其特徵在於，所述鑽頭的第一工作層採用表鑲結構，工作層胎體中表鑲的碎聚晶為有序排列；鑽頭的其餘工作層為孕鑲結構，工作層胎體中孕鑲的碎 聚晶為無序排列。
專利摘要本實用新型公開了一種孕鑲碎聚晶金剛石鑽頭，所述鑽頭的第一工作層為表鑲結構，所述表鑲結構的主體磨料為不規則碎聚晶，鑽頭的其餘工作層為孕鑲結構、孕鑲有碎聚晶；在鑽頭工作層胎體中還複合有單晶金剛石。本實用新型是一種在中硬及彈塑性地層中能自磨出刃，具有切削和磨削雙重作用的高效、長壽命、適用性廣的複合式熱壓碎聚晶孕鑲金剛石鑽頭，可以大幅度提高鑽探效率，節約鑽探成本。
文檔編號E21B10/46GK203145840SQ20132010945
公開日2013年8月21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