專利名稱：抗沖擊金剛石復(fù)合齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鉆頭制造領(lǐng)域，尤其涉及一種抗沖擊金剛石復(fù)合齒。
背景技術(shù)：
眾所周知，切削結(jié)構(gòu)是鉆頭的關(guān)鍵部分，它對(duì)鉆頭的性能起著決定性作用。目前， 國(guó)內(nèi)外的金剛石復(fù)合齒鉆頭的切削結(jié)構(gòu)——主要由聚晶金剛石層和硬質(zhì)合金基體在高溫 高壓下燒結(jié)而成。金剛石復(fù)合齒的外形多為圓柱形，其上端面即聚晶金剛石層的表面為一 光滑的平面。裝有這種金剛石復(fù)合齒的鉆頭在均勻地層中具有良好的鉆進(jìn)效果，但遇到破 碎地層如沙粒層和鵝卵石層時(shí)，鉆進(jìn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)受力不均、轉(zhuǎn)速時(shí)快時(shí)慢、鉆頭抖動(dòng)等現(xiàn)象， 此時(shí)金剛石復(fù)合齒的平面會(huì)承受很大的沖擊力，特別是突然撞擊到較大的顆粒石時(shí)，就會(huì) 造成復(fù)合片崩邊、甚至斷裂成碎塊，使鉆頭無法使用，壽命大幅下降。因此平面形的金剛石 復(fù)合齒不太適用于破碎地層的鉆探。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗沖擊性能好、適合于破碎地層鉆探 用的抗沖擊金剛石復(fù)合齒。 為解決上述問題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種抗沖擊金剛石復(fù)合齒，主要由聚晶金 剛石層和硬質(zhì)合金基體在高溫高壓下燒結(jié)而成，其不同之處是所述聚晶金剛石層的中部向 上突起成一個(gè)球面弧形，該球面弧形的周邊沿其所處平面向外延伸成一個(gè)環(huán)形的唇邊，其 結(jié)構(gòu)就像一個(gè)帶唇邊的鋼盔一樣。 上述方案中，球面弧形的周邊向外延伸成的唇邊可以為向上或向下延伸形成的梯 形環(huán)面，但最好是沿其所處平面的向外水平延伸形成的水平環(huán)面。 上述方案中，所述球面弧形與唇邊的交匯處可以直接相交，但為了防止應(yīng)力集中
在交匯處，球面弧形與唇邊的交匯處最好采用平滑相切過渡。 上述方案中，所述金剛石復(fù)合齒的最好關(guān)于金剛石復(fù)合齒的中心對(duì)稱。 上述方案中，聚晶金剛石層與硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上相互配合的設(shè)有凹陷和凸起。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過改變金剛石復(fù)合齒的聚晶金剛石層的結(jié)構(gòu)，特
別是端面結(jié)構(gòu)，其中部采用球面弧形狀主要是提高鉆齒的抗沖擊性能，因?yàn)楫?dāng)鉆齒受到撞
擊時(shí)，球面可以有效地把撞擊力分散掉，從而提高抗沖擊性能。因此中間的球面弧形設(shè)計(jì)
主要用于撞擊破碎前進(jìn)方向來的較大的破碎巖石，球面弧形周邊的唇邊則用于正常刮削巖
石。因此這種鉆齒的設(shè)計(jì)既能適用于一般均質(zhì)地層的鉆探，也適用于非均質(zhì)地層如破碎巖
層或鵝卵石地層等的鉆探。同時(shí)根據(jù)不同的使用環(huán)境，配合設(shè)計(jì)球面弧形及唇邊的尺寸，使
其盡可能的提升鉆齒的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

圖1為本實(shí)用新型一種抗沖擊金剛石復(fù)合齒優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。[0011] 圖中標(biāo)號(hào)為1、聚晶金剛石層；1-1、球面弧形；l-2、唇邊；R、球面弧形的半徑；h、 球面突出部分的高度；L、唇邊的寬度；e、聚晶金剛石層厚度；2、硬質(zhì)合金基體；D、抗沖擊金 剛石復(fù)合齒的直徑；H、抗沖擊金剛石復(fù)合齒的整體高度；3、顆粒巖石
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型一種抗沖擊金剛石復(fù)合齒優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要 由聚晶金剛石層1和硬質(zhì)合金基體2在1400°C，5. 5Gpa左右的高溫高壓環(huán)境下燒結(jié)而成。 所述聚晶金剛石層1的中部向上突起成一個(gè)球面弧形1-1，該球面弧形1-1的周邊沿其所處 平面向外延伸成一個(gè)環(huán)形的唇邊l-2。唇邊l-2向外水平延伸成一個(gè)水平環(huán)面。其結(jié)構(gòu)就 像一個(gè)帶唇邊1-2的鋼盔一樣。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，水平環(huán)形的唇邊1-2和球面 弧形1-1的連接處采用一個(gè)圓弧平滑過渡。球面弧形1-1位于聚晶金剛石層1的正中，即 聚晶金剛石層1的表面關(guān)于金剛石復(fù)合齒的中心對(duì)稱。 配合設(shè)計(jì)球面弧形1-1的半徑R及高度h、以及唇邊1-2的寬度L，讓球面弧形1-1 發(fā)揮更好的撞擊破碎作用、唇邊1-2更好的發(fā)揮正常刮削作用，以適應(yīng)各種不同地層的鉆 探需要。在本實(shí)用新型中，聚晶金剛石層1的球面弧形1-1的半徑R最好設(shè)計(jì)在2mm 20mm 之間，球面弧形1-1的高度h最好設(shè)計(jì)在lmm 20mm之間，唇邊1-2的寬度L最好設(shè)計(jì)在 0. 5mm 10mm之間，其聚晶金剛石層1的厚度e設(shè)計(jì)在0. 5mm 5mm的范圍內(nèi)。本實(shí)用新 型優(yōu)選實(shí)施例選取的金剛石復(fù)合齒鉆齒的球面弧形1-1的半徑R為5mm，球面弧形1_1的高 度h為3. 5mm，唇邊1-2的寬度L為2mm，聚晶金剛石層1的厚度e為1. 5mm。 另外，為了加強(qiáng)聚晶金剛石層1與硬質(zhì)合金基體2間的結(jié)合力，金剛石復(fù)合齒在硬 質(zhì)合金基體2的結(jié)合面上相互配合的設(shè)有凹陷和凸起。如凹槽、小孔或凹坑、或其他非規(guī)則 面。而在本實(shí)用新型中在硬質(zhì)合金基體2的結(jié)合面上設(shè)有數(shù)條凹槽和凸條。 通過上述方案所形成的抗沖擊金剛石復(fù)合齒的直徑D在6mm 25mm之間，高度H 在4mm 30mm之間。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，抗沖擊金剛石復(fù)合齒的直徑D為13. 3mm 之間，高度H為8mm之間。本實(shí)用新型在使用過程中，其上端面的球面弧形1_1具有很好的 撞擊性能，它能夠?qū)Ⅲw積較大的顆粒巖石3撞碎或擠開，從而使得地層對(duì)鉆頭的撞擊力大 大減?。欢磺蛎婊⌒?-1撞碎以及地層中含有的體積較小的顆粒巖石3則會(huì)被鉆齒的唇 邊l-2撞擊和刮削；因此本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的金剛石復(fù)合齒具有很高的抗沖擊性能和刮削 性能，使得其既能適用于均質(zhì)地層的鉆探，也適用于破碎地層如顆粒巖層和鵝卵石層中的 鉆探。
權(quán)利要求一種抗沖擊金剛石復(fù)合齒，主要由聚晶金剛石層(1)和硬質(zhì)合金基體(2)燒結(jié)而成，其特征在于所述聚晶金剛石層(1)的中部向上突起成一個(gè)球面弧形(1-1)，該球面弧形(1-1)的周邊沿其所處平面向外延伸成一個(gè)環(huán)形的唇邊(1-2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于所述唇邊(1-2)為水平 環(huán)面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于所述球面弧形(1-1)與 唇邊(1-2)的交匯處平滑相切過渡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于所述球面 弧形(1-1)位于聚晶金剛石層(1)的正中，即聚晶金剛石層(1)的表面關(guān)于金剛石復(fù)合齒 的中心對(duì)稱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于所述球面弧形(1-1)的半徑(R)介于2mm 20mm之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于所述球面弧形(1-1)的 高度(h)介于lmm 20mm之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于所述唇邊(1-2)的寬度 (L)介于0. 5mm 10mm之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5中所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于所述聚晶金剛石層(1) 的厚度(e)在0. 5mm 5mm范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中中任意一項(xiàng)所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于所述抗 沖擊金剛石復(fù)合齒的直徑(D)在6mm 25mm之間，高度(H)在4mm 30mm之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的抗沖擊金剛石復(fù)合齒，其特征在于聚晶金剛 石層(1)與硬質(zhì)合金基體(2)的結(jié)合面上相互配合的設(shè)有凹陷和凸起。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種抗沖擊金剛石復(fù)合齒，主要由聚晶金剛石層和硬質(zhì)合金基體在高溫高壓下燒結(jié)而成。所述聚晶金剛石層的中部向上突起成一個(gè)球面弧形，該球面弧形的周邊沿其所處平面向外延伸成一個(gè)環(huán)形的唇邊，其結(jié)構(gòu)就像一個(gè)帶唇邊的鋼盔一樣。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的抗沖擊金剛石復(fù)合齒具有抗沖擊性能好、特別適合于破碎地層鉆探用。
文檔編號(hào)E21B10/46GK201507245SQ20092016494
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者莫銘忠 申請(qǐng)人:桂林星鉆超硬材料有限公司