一種孕鑲金剛石塊的製作方法
2023-10-05 23:24:44 2
專利名稱：一種孕鑲金剛石塊的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於石油、地質鑽井鑽頭用切削元件。
背景技術：
目前，孕鑲金剛石工具廣泛用於石材加工和石油、地質硬巖鑽井，取得了好的使用效果。已有的金剛石孕鑲塊主要為1.用於石材鋸的刀頭或節塊，以長方體為基本形，把長方體的兩個平行面改為與鋸的直徑相匹配的圓弧面，為提高鋸切效率，在刃口縱向分層或形成波浪狀，為降低鋸切阻力，在刀頭兩側開槽。2.用於取心鑽頭上的孕鑲塊，為兩平行面與取心鑽頭匹配圓弧面的近似長方體，為提高鑽井時效在頂部設計倒角、分層、周向開槽、 尖齒、球頂齒、徑向開槽，為減小阻力，在內外壁設計溝槽，為增強焊接強度，增大焊接平面、 設計成角形焊口。這些刀頭或孕鑲塊用於金剛石孕鑲鑽頭上，由於長方體的尖角處有應力集中現象，且焊接面積偏小，存在的缺點是焊接強度較低，易掉切削元件，影響鑽頭壽命和使用效果。且這些刀頭、節塊和孕鑲塊都是針對某系列產品設計的，不具有通用性。
實用新型內容本實用新型為解決已有的金剛石孕鑲塊的焊接強度較低，用於金剛石孕鑲鑽頭上易出現掉切削元件事故的問題，提供焊接強度高的金剛石孕鑲塊。本實用新型的目的就是為提供一種孕鑲金剛石塊。為實現上述目的，一種孕鑲金剛石塊由金剛石顆粒、基體粉料和焊劑混合燒結而成，由工作端、焊接端和焊接背組成。一種孕鑲金剛石塊以長方體為主體，焊接端為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、稜台、稜台和部分圓柱體、弧臺(即臺體的母線為弧線)或弧臺和部分圓柱體的組合體，焊接背為圓柱體的一端與半圓柱體的組合體，工作端為長方體的一端、長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、稜台、稜台和部分圓柱體、弧臺、弧臺和部分圓柱體、波紋體或錐紋體的組合體。金剛石顆粒為天然金剛石、熱穩定人造聚晶金剛石 (TSP)、人造金剛石顆粒。採用這種結構後，新型一種孕鑲金剛石塊的焊接端的半圓柱體、部分圓柱體、稜台、弧臺結構和焊接背的半圓柱體結構，增大了焊接面積，減少或消除了因長方體的尖角引起的應力集中，有利於提高金剛石孕鑲塊與鑽頭體之間的焊接強度。焊接端的半圓柱體、稜台和弧臺結構有利於一種孕鑲金剛石塊在鑽頭上加密布置。工作端半圓柱體、部分圓柱體、 稜台、弧臺、波紋體和錐紋體結構，可增強鑽頭的工作平穩性、減少開刃時間和提高速度。孕鑲塊還可採用分層、布孔、混合易損材料等結構提高鑽進速度。
圖1 一種孕鑲金剛石塊結構示意圖一圖2—種孕鑲金剛石塊結構示意圖二圖3—種孕鑲金剛石塊結構示意圖三[0009]圖4 一種孕鑲金剛石塊結構示意圖四圖5—種孕鑲金剛石塊結構示意圖五圖6 —種孕鑲金剛石塊鑲裝示意圖圖中1.工作端，2.焊接端，3.焊接背，4.基體。
具體實施方式
下面結合圖對本實用新型做進一步的詳細說明。實施方式一如圖1所示的一種孕鑲金剛石塊由工作端1，焊接端2，焊接背3組成，以長方體為主體，焊接端2為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體的組合體，焊接背3 為長方體的一端與半圓柱體的組合體，工作端1為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體的組合體。焊接端2和焊接背3的半圓柱體和1/4球體的弧面增大了焊接面積，消除了長方體的尖角處的應力集中，能夠有效增加孕鑲塊的焊接強度。焊接端2的圓柱體和球體結構有利於一種孕鑲金剛石塊在鑽頭上加密布置。工作端1的半圓柱體和1/4球體的組合體結構可增加鑽頭的工作穩定性，減少開刃時間和提高速度。一種孕鑲金剛石塊可為金剛石顆粒均勻分布型、粗粒度與細粒度互層型、高濃度與低濃度互層型、有金剛石層與無金剛石層互層型，互層為兩種不同材料層互相交替。圓柱面和球面半徑R為2 30mm，高H為4 IOOmm0實施方式二 如圖2所示的一種孕鑲金剛石塊，與實施方式一的圖1所示孕鑲塊的區別在於工作端1為長方體的一端。實施方式三如圖3所示的一種孕鑲金剛石塊，與實施方式一的圖1所示孕鑲塊的區別在於焊接端2為長方體的一端與弧臺的組合體，工作端1為長方體的一端與波紋體的組合體。實施方式四如圖4所示的一種孕鑲金剛石塊，與實施方式一的圖1所示孕鑲塊的區別在於焊接端2為長方體的一端與弧臺和部分圓柱體的組合體，工作端1為長方體的一端與錐紋體的組合體。實施方式五如圖5所示的一種孕鑲金剛石塊，與實施方式一的圖1所示孕鑲塊的區別在於焊接端2為長方體的一端與稜台和部分圓柱體的組合體，工作端1為長方體的一端與稜台的組合體。除實施方式一 五的焊接端2和工作端1的結構外，工作端2還可為長方體的一端與其他形狀或組合形狀的組合體。如圖6所示，一種孕鑲金剛石塊鑲裝到基體4中，焊接端2、焊接背端3，以及工作端1的尾部都與基體焊接，由於這些部位的1/4球面、半圓柱面、部分圓柱面、稜台面和弧臺面增大了焊接面積，由於圓弧過渡或增大了夾角，減少或消除了應力集中現象，焊接強度得到了提高，且有利於加密布置孕鑲塊。工作端1出露於基體4外，由於半圓柱體、部分圓柱體、稜台、弧臺、波紋體和錐紋體等結構，可增強鑽頭的工作平穩性、減少開刃時間和提高工作速度。在現場使用時，一種孕鑲金剛石塊的工作端1與地層或巖石接觸，切削、犁削、磨削或刻劃地層或巖石，在工作過程中要產生較大的力和力矩。由於焊接端2、焊接背3，以及工作端1的半圓柱體、部分圓柱體、1/4球體、稜台、弧臺的存在，使一種孕鑲金剛石塊能更牢固地焊接到基體4上，可減少或避免掉金剛石孕鑲塊現象，且焊接端2的圓柱體和球體結構有利於一種孕鑲金剛石塊在鑽頭上加密布置，使鑽頭的現場使用壽命大大增長，進尺大大提高。工作端1的半圓柱體、部分圓柱體、稜台、弧臺、波紋體和錐紋體等結構，增強了鑽頭的工作平穩性、減少了開刃時間和提高了破巖速度。由於此種結構孕鑲塊的金剛石鑽頭引入了切削作用，使鑽頭的機械鑽速大幅度提高。
權利要求1.一種孕鑲金剛石塊，其特徵在於由工作端(1)，焊接端⑵和焊接背⑶組成，孕鑲金剛石塊以長方體為主體，焊接端( 為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、稜台、稜台和部分圓柱體、弧臺或弧臺和部分圓柱體的組合體，焊接背(3)為圓柱體的一端與半圓柱體的組合體，工作端(1)為長方體的一端、長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、稜台、稜台和部分圓柱體、弧臺、弧臺和部分圓柱體、波紋體或錐紋體的組合體。
2.根據權利要求1所述的一種孕鑲金剛石塊，其特徵在於一種孕鑲金剛石塊為金剛石顆粒均勻分布型、粗粒度與細粒度互層型、高濃度與低濃度互層型、有金剛石層與無金剛石層互層型。
專利摘要本實用新型一種孕鑲金剛石塊由工作端，焊接端和焊接背組成，其主體為長方體，焊接端為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、稜台、稜台和部分圓柱體、弧臺或弧臺和部分圓柱體的組合體，焊接背為圓柱體的一端與半圓柱體的組合體，工作端為長方體的一端、長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、稜台、稜台和部分圓柱體、弧臺、弧臺和部分圓柱體、波紋體或錐紋體的組合體。有利於提高金剛石孕鑲塊與鑽頭體之間的焊接強度，加密在鑽頭上的布置。有利於增強孕鑲塊的穩定性，加快孕鑲塊開刃速度和提高機械鑽速。
文檔編號B28D1/02GK202088309SQ20112015447
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月8日 優先權日2011年5月8日
發明者彭燁 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院, 中國石油化工集團公司