高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及超硬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片。
【背景技術(shù)】
[0002]聚晶金剛石復(fù)合片應(yīng)用在錨桿鉆頭上，以其使用壽命長而得到廣泛的應(yīng)用。聚晶金剛石復(fù)合片是一種聚晶金剛石和硬質(zhì)合金組成的復(fù)合材料，其主要由上部的聚晶金剛石層和下部的硬質(zhì)合金基體組成。聚晶金剛石層呈圓片狀，其上表面構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的切削端面，具有硬度高、耐磨性好的特點。硬質(zhì)合金基體呈圓柱狀，其下表面構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片與鉆體的連接面，具有柔韌性好和可焊性佳的特點。聚晶金剛石層的下表面與硬質(zhì)合金基體的上表面為兩者的結(jié)合面。
[0003]眾所周知，聚晶金剛石復(fù)合片的切削端面即聚晶金剛石層的上表面形狀對聚晶金剛石復(fù)合片的性能起到?jīng)Q定性的作用。先前，安裝在錨桿鉆頭上的聚晶金剛石復(fù)合片多采用平面聚晶金剛石復(fù)合片。該平面聚晶金剛石復(fù)合片如圖1所示，其切削端面為一平面。雖然切削端面為平面的聚晶金剛石復(fù)合片的邊緣更鋒利，并具有較快的鉆進速度，但是存在聚晶金剛石層憋崩的問題。究其原因是:錨桿鉆頭在剛吃進巖石時，鉆桿容易出現(xiàn)偏斜，此時錨桿鉆頭上的其中一個聚晶金剛石復(fù)合片會先觸及巖石。這樣，在錨桿鉆頭發(fā)生轉(zhuǎn)動時，先觸及巖石的聚晶金剛石復(fù)合片的內(nèi)側(cè)會受到巖石朝聚晶金剛石層方向的一個反向力，若遇到較硬巖石，上述反向力瞬間會把聚晶復(fù)合片的內(nèi)側(cè)聚晶金剛石層憋崩，造成鉆頭過早失效。為了解決這一問題，現(xiàn)在普片采用規(guī)則弧面聚晶金剛石復(fù)合片安裝在錨桿鉆頭上。該規(guī)則圓弧形聚晶金剛石復(fù)合片如圖2所示，其切削端面整體為一個具有同一弧度的弧形面。雖然規(guī)則弧面的聚晶金剛石復(fù)合片的邊緣較為平緩，因而不易出現(xiàn)憋崩的問題，但是存在鉆進速度慢的不足。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的是提供一種高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其能夠在保證錨桿鉆進速度的同時又能解決聚晶金剛石復(fù)合片憋崩的問題。
[0005]為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，由上部的聚晶金剛石層和下部的硬質(zhì)合金基體組成；聚晶金剛石層的上表面與聚晶金剛石層的側(cè)壁之間還增設(shè)有一個環(huán)形、并呈向下傾斜狀的第一倒角面；該第一倒角面的內(nèi)側(cè)邊緣與聚晶金剛石層的上表面的周圈邊緣相接，第一倒角面的外側(cè)邊緣與聚晶金剛石層的側(cè)壁的上邊緣相接。
[0007]上述方案中，第一倒角面的與水平面之間的夾角α的角度范圍介于5°?30°之間。
[0008]上述方案中，第一倒角面為平面或弧形面。
[0009]上述方案中，第一倒角面上還進一步開設(shè)有一個半環(huán)形、并呈向下傾斜狀的第二倒角面；第二倒角面向下傾斜角度大于第一倒角面向下傾斜的角度。
[0010]上述方案中，第二倒角面的與水平面之間的夾角β的角度范圍介于10°?60°之間。
[0011]上述方案中，在圓周方向上，第二倒角面的長度為第一倒角面的長度的1/2?1/5。
[0012]上述方案中，在徑向方向上，第二倒角面的寬度等于或小于第一倒角面的寬度。
[0013]上述方案中，第二倒角面為平面或弧形面。
[0014]上述方案中，聚晶金剛石層的上表面為平面或弧形面。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下特點:
[0016]1、聚晶金剛石層的整個上表面的周圈設(shè)有一角度較小的一次倒角α，其夠使得復(fù)合片邊緣更鋒利，提高了鉆進速度；
[0017]2、聚晶金剛石層的上表面的內(nèi)側(cè)，即在靠近錨桿鉆頭內(nèi)側(cè)處設(shè)有一個較大角度的二次倒角β，其能夠解決聚晶金剛石復(fù)合片內(nèi)側(cè)憋崩的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1為一種高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片的剖視圖。
[0019]圖2為將圖1所示聚晶金剛石復(fù)合片安裝到高速鉆進錨桿鉆頭的示意圖。
[0020]圖中標(biāo)號:1、聚晶金剛石層；1_1、上表面；1_2、第一倒角面；1-3、第二倒角面；1-4、側(cè)壁；2、硬質(zhì)合金基體；3、錨桿鉆頭。
【具體實施方式】
[0021]—種高速鉆進錨桿鉆頭3專用聚晶金剛石復(fù)合片，如圖1和2所示，主要由上部的聚晶金剛石層I和下部的硬質(zhì)合金基體2組成。聚晶金剛石層I上表面1-1既可以是平面的；也可以是與平面有I個夾角的斜面，其夾角的范圍在0°?40°之間；還可以是弧面的，弧面的半徑R = 10?60mm之間，以及這三種形狀的結(jié)合。
[0022]為了提高聚晶金剛石復(fù)合片的性能，所述聚晶金剛石層I的上表面1-1與聚晶金剛石層I的側(cè)壁1-4之間還增設(shè)有第一倒角面1-2。第一倒角面1-2呈完整的360°環(huán)狀，且第一倒角面1-2的內(nèi)側(cè)邊緣與聚晶金剛石層I的上表面1-1的周圈邊緣相接，第一倒角面1-2的外側(cè)邊緣與聚晶金剛石層I的側(cè)壁1-4的上邊緣相接。第一倒角面1-2呈向下傾斜狀，即第一倒角與水平面之間存在一定的夾角α。在本實用新型中，第一倒角面1-2的與水平面之間的夾角α的角度范圍介于5°?30°之間。上述第一倒角面1-2可以為平面，也可以為弧形面。當(dāng)?shù)谝坏菇敲?-2為平面時，其邊緣的過渡較為鋒利，因而具有更好的鉆進速度。當(dāng)?shù)谝坏菇敲?-2為弧形面時，其邊緣的過渡較為平緩，因而能夠更好的防止憋崩現(xiàn)象的出現(xiàn)。
[0023]為了進一步提高鉆進速度，同時也為了更為有效的避免金剛石復(fù)合片憋崩的問題，本實用新型在第一倒角面1-2上還進一步開設(shè)有一個第二倒角面1-3，該第二倒角面1-3向下傾斜角度大于第一倒角面1-2向下傾斜的角度。在本實用新型中，第二倒角面1-3的與水平面之間的夾角β的角度范圍介于10°?60°之間。在圓周方向上，第二倒角面1-3并非一個完整的環(huán)狀，而是一個半環(huán)狀，即第二倒角面1-3的長度為第一倒角面1-2的長度的1/2?1/5。在徑向方向上，第二倒角面1-3的寬度等于或小于第一倒角面1-2的寬度。第二倒角面1-3可以為平面，也可以為弧形面。
[0024]上述結(jié)構(gòu)的聚晶金剛石復(fù)合片在安裝到錨桿鉆頭3時，需要將第二倒角面1-3的一側(cè)朝向錨桿鉆頭3的內(nèi)側(cè)。這樣，第一倒角面1-2、第二倒角面1-3與聚晶金剛石層I的上表面1-1便共同構(gòu)成了金剛石復(fù)合片的切削端面。這種切削端面相較于平面狀的切削端面而言，由于經(jīng)過第一倒角面1-2的外側(cè)邊緣與側(cè)壁1-4之間形成一個較為鋒利的邊緣，因而有效能夠保證速度。另外，具有較大傾斜角度的第二倒角面1-3能夠減緩金剛石復(fù)合片的內(nèi)側(cè)所受到到巖石朝聚晶金剛石層I方向的一個反向應(yīng)力，有效地防止聚晶金剛石層I內(nèi)側(cè)的憋崩。
【主權(quán)項】
1.高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，由上部的聚晶金剛石層(I)和下部的硬質(zhì)合金基體(2)組成；其特征在于:聚晶金剛石層(I)的上表面(1-1)與聚晶金剛石層(I)的側(cè)壁(1-4)之間還增設(shè)有一個環(huán)形、并呈向下傾斜狀的第一倒角面(1-2);該第一倒角面(1-2)的內(nèi)側(cè)邊緣與聚晶金剛石層(I)的上表面(1-1)的周圈邊緣相接，第一倒角面(1-2)的外側(cè)邊緣與聚晶金剛石層(I)的側(cè)壁(1-4)的上邊緣相接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:第一倒角面(1-2)的與水平面之間的夾角α的角度范圍介于5°?30°之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:第一倒角面(1-2)為平面或弧形面。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任意一項所述的高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:第一倒角面(1-2)上還進一步開設(shè)有一個半環(huán)形、并呈向下傾斜狀的第二倒角面(1-3);第二倒角面(1-3)向下傾斜角度大于第一倒角面(1-2)向下傾斜的角度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:第二倒角面(1-3)的與水平面之間的夾角β的角度范圍介于10°?60°之間。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:在圓周方向上，第二倒角面(1-3)的長度為第一倒角面(1-2)的長度的1/2?1/5。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:在徑向方向上，第二倒角面(1-3)的寬度等于或小于第一倒角面(1-2)的寬度。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:第二倒角面(1-3)為平面或弧形面。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于??聚晶金剛石層(I)的上表面(1-1)為平面或弧形面。
【專利摘要】本實用新型公開一種高速鉆進錨桿鉆頭專用聚晶金剛石復(fù)合片，由上部的聚晶金剛石層和下部的硬質(zhì)合金基體組成；聚晶金剛石層的上表面與聚晶金剛石層的側(cè)壁之間還增設(shè)有一個環(huán)形、并呈向下傾斜狀的第一倒角面；該第一倒角面的內(nèi)側(cè)邊緣與聚晶金剛石層的上表面的周圈邊緣相接，第一倒角面的外側(cè)邊緣與聚晶金剛石層的側(cè)壁的上邊緣相接。第一倒角面上還進一步開設(shè)有一個半環(huán)形、并呈向下傾斜狀的第二倒角面；第二倒角面向下傾斜角度大于第一倒角面向下傾斜的角度。本實用新型能既能夠使得復(fù)合片邊緣更鋒利，提高了鉆進速度，又能夠防止巖心對金剛石復(fù)合片的內(nèi)側(cè)反向憋崩聚晶金剛石層，造成鉆頭過早失效。
【IPC分類】E21B10/46
【公開號】CN204827246
【申請?zhí)枴緾N201520558390
【發(fā)明人】莫一君
【申請人】桂林星鉆超硬材料有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月29日