一種圓柱形金剛石復(fù)合片硬質(zhì)合金基體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及到一種金剛石復(fù)合片產(chǎn)品，具體涉及一種圓柱形金剛石復(fù)合片用硬質(zhì)合金基體，屬金剛石復(fù)合片制作技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】:
[0003]金剛石復(fù)合片(Polycrystalline Diamond Compact,簡稱]3DC)是由金剛石微粉與硬質(zhì)合金基體在超高壓條件下燒結(jié)而成的一種層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合超硬材料，采用金剛石復(fù)合片作為巖石切削齒的復(fù)合片鉆頭已廣泛應(yīng)用于石油、天然氣鉆井行業(yè)。目前一般金剛石復(fù)合片都是采用硬質(zhì)合金作為基體材料，在硬質(zhì)合金基體材料的表面將金剛石微粉以聚晶方式復(fù)合在硬質(zhì)合金基體材料的表面上，形成金剛石復(fù)合片。
[0004]金剛石復(fù)合片的質(zhì)量優(yōu)劣很大程度上取決于金剛石微粉能否與硬質(zhì)合金基體材料牢固結(jié)合，為了確保金剛石微粉能有效與硬質(zhì)合金基體材料牢固結(jié)合，現(xiàn)在一般都是采用聚晶方式，通過超高壓高溫條件下燒結(jié)而成。但在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，聚晶金剛石與硬質(zhì)合金基體材料的結(jié)合并不是十分理想，經(jīng)常出現(xiàn)分離或剝離的現(xiàn)象，為了增加結(jié)合力，現(xiàn)在多采用非平面結(jié)合界面，即將聚晶金剛石與硬質(zhì)合金基體材料結(jié)合面做成異形形狀，通過增大結(jié)合面積來增強結(jié)合力；但目前的金剛石復(fù)合片結(jié)合界面設(shè)計在考慮增大兩種材料的接觸面積時，沒有同時兼顧局部殘余應(yīng)力的集中、金剛石粉末在高壓燒結(jié)過程中的流動性及高壓腔橫向壓力梯度的改善等因素，因此很有必要對此加以改進。
[0005]通過專利檢索沒發(fā)現(xiàn)有與本實用新型相同技術(shù)的專利文獻報道，與本實用新型有一定關(guān)系的專利主要有以下幾個:
[0006]1、專利號為CN201310530290，名稱為“一種合成聚晶金剛石復(fù)合片的硬質(zhì)合金基體”的實用新型專利，該專利公開了一種用于合成聚晶金剛石復(fù)合片的硬質(zhì)合金基體，其中，硬質(zhì)合金基體中用于與金剛石的結(jié)合面為弧形面，且弧形面上設(shè)置有均勻分布的凸起。本申請中通過將硬質(zhì)合金基體中與金剛石結(jié)合的結(jié)合面設(shè)置為弧形面，并在弧形面上設(shè)置凸起，設(shè)置的弧形面一方面增加了金剛石層與硬質(zhì)合金基體的接觸面積，以減小單位接觸面上的殘余應(yīng)力，還減小了合成聚晶金剛石復(fù)合片過程中的橫向壓力梯度，從而改善了復(fù)合片中的殘余熱應(yīng)力分布。
[0007]2、專利號為CN201320220994，名稱為“一種用于聚晶金剛石復(fù)合片的柱狀硬質(zhì)合金基體”的實用新型專利，該專利公開了一種用于聚晶金剛石復(fù)合片的柱狀硬質(zhì)合金基體，在基體的上端面設(shè)有一個或多個凸起，各凸起為呈同心的環(huán)狀凸起；上端面邊緣有一個或多個環(huán)狀間隔分布的下沉溝槽，所述下沉溝槽之間是面對稱或中心對稱，相鄰兩個突起之間構(gòu)成環(huán)形凹槽。
[0008]3、專利號為CN201120149569，名稱為“一種人造金剛石復(fù)合片用硬質(zhì)合金基體”的實用新型專利，該專利公開了一種人造金剛石復(fù)合片用硬質(zhì)合金基體，該基體整體呈圓柱形，其一個端面為平面，另一個端面的中間部分為穹形凸臺，該穹形凸臺的兩端分別具有一個V型槽。該實用新型的人造金剛石復(fù)合片用硬質(zhì)合金基體具有特殊槽型結(jié)構(gòu)，從而有效提高該類產(chǎn)品的綜合使用性能，并降低其材料消耗。
[0009]4、專利號為CN201220551569，名稱為“一種人造金剛石球齒復(fù)合片用平臺型硬質(zhì)合金基體”的實用新型專利，該專利公開了一種人造金剛石球齒復(fù)合片用平臺型硬質(zhì)合金基體，它包括有圓柱形底座和斷面為梯形的圓臺，所述的斷面為梯形的圓臺頂部為平臺，所述的平臺的邊緣處向下為大圓弧過渡面，所述的大圓弧過渡面下端連接圓臺面的上端。所述的圓臺面的下端與小圓弧過渡面上端連接，所述小圓弧過渡面下端與所述圓柱形底座的上端環(huán)面連接。該專利利用這種硬質(zhì)合金基體生產(chǎn)的梯形臺齒及與其類似形狀齒在內(nèi)的多種異型人造金剛石球齒復(fù)合片，其金剛石層厚度均勻，內(nèi)在殘余應(yīng)力低，產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性均有顯者提尚。
[0010]上述這些專利雖然都涉及到聚晶金剛石復(fù)合片的硬質(zhì)合金基體改進，但都沒有提出如何改進聚晶金剛石與硬質(zhì)合金基體材料結(jié)合時保證中心部位能有效結(jié)合的問題，因此仍有待進一步加以改進。
【實用新型內(nèi)容】
[0011]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有聚晶金剛石復(fù)合片的硬質(zhì)合金基體所存在的結(jié)合中心部位難以達到要求的不足，提出一種能改善聚晶金剛石與硬質(zhì)合金基體材料中心部位結(jié)合狀況的硬質(zhì)合金基體。
[0012]為了達到這一目的，本實用新型提供了一種圓柱形金剛石復(fù)合片硬質(zhì)合金基體，所述的硬質(zhì)合金基體為圓柱形，硬質(zhì)合金基體與聚晶金剛石的結(jié)合面上設(shè)有多組凸起的圓環(huán)，每一個凸起圓環(huán)的最高點在同一水平面上，其特點在于，每一個圓環(huán)的最低點不一樣，其中，位于中間圓環(huán)的最低點較高，靠邊沿的圓環(huán)最低點較低，由各個圓環(huán)的最低點組合形成一個球形凸起形狀的結(jié)合面底部結(jié)構(gòu)，且在每一圓環(huán)上從中心向外徑向開有槽口。
[0013]進一步地，所述的球形凸起形狀的結(jié)合面底部結(jié)構(gòu)是各個圓環(huán)最低點分布在一個直徑為基體圓柱直徑的2-4倍的球面上。
[0014]進一步地，所述的槽口是從硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面的圓環(huán)上中心呈放射狀分布有凹槽。
[0015]進一步地，所述的凹槽為“V”形槽，或圓弧槽，或矩形槽，或“U”形槽。
[0016]進一步地，所述的凹槽為每一圓環(huán)上開有4-8道凹槽，圓周對稱分布。
[0017]進一步地，所述的凹槽的深度為0.3-1.0mm，最深不超過圓環(huán)的最低點。
[0018]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0019]本實用新型將硬質(zhì)合金基體結(jié)合面做成帶有多道圓環(huán)凸起的結(jié)合面，并在個圓環(huán)上開有放射性布置的凹槽，主要有以下特點:
[0020]I)硬質(zhì)合金基體結(jié)合面上的多道凸起圓環(huán)，增大了與金剛石層的結(jié)合面積，從而增加了基體與金剛石層的結(jié)合強度。
[0021]2)由于將個圓環(huán)的最低點做成向外凸起的球形狀，有利于增加復(fù)合片燒結(jié)過程中中部的壓力，減小橫向壓力梯度，提高復(fù)合片中部的耐磨性。
[0022]3)由于采用了凹槽設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合片在燒結(jié)過程中金剛石粉末更容易沿結(jié)合面向各方面流動，使得結(jié)合面各部分的金剛石粉末壓實密度達到一致，增強中心部分的結(jié)合力。
[0023]4)通過上述對結(jié)合面的改進，可以有效降低復(fù)合片燒結(jié)后的軸向拉應(yīng)力，避免應(yīng)力集中，并使得復(fù)合片殘余應(yīng)力的分布更為合理，從而提高金剛石復(fù)合片的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0025]圖2是圖1的俯視圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實施例來進一步