專利名稱：犁削型金剛石復(fù)合片鉆齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于超硬材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于金剛石復(fù)合片鉆頭(簡(jiǎn)稱 PDC鉆頭)的鉆齒。
背景技術(shù)：
金剛石復(fù)合片是將金剛石粉末添加一定的結(jié)合劑與硬質(zhì)合金基體組裝在一起后， 在專用金剛石液壓機(jī)上在超高壓高溫條件下燒結(jié)制得。它由一層多晶金剛石層和硬質(zhì)合金 基體構(gòu)成。由于多晶金剛石層硬度高、耐磨性好，加上硬質(zhì)合金基體的良好韌性和可焊性， 使其在石油鉆探、地質(zhì)鉆探及煤田開(kāi)采應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。 目前PDC鉆頭中金剛石復(fù)合片鉆齒的金剛石前端面都是平面。平端面金剛石復(fù)合 片鉆齒在鉆削巖石時(shí)的工作機(jī)理是"刮削巖石表面"。該結(jié)構(gòu)不利于巖石屑的迅速排開(kāi)，鉆 齒前進(jìn)的阻力較大。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有金剛石復(fù)合片鉆齒存在的上述問(wèn)題，提供一種可 提高鉆齒的工作效率的犁削型金剛石復(fù)合片鉆齒。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型由金剛石層和硬質(zhì)合金基體組成， 所述金剛石層的前端面為曲面，該曲面由一個(gè)脊柱面和位于脊柱面兩側(cè)的兩個(gè)后傾的側(cè)翼 面組成。 本實(shí)用新型中所述脊柱面為平面或圓弧面。所述側(cè)翼面為平面，或圓弧面，或由多 個(gè)不同曲率的小曲面形成的組合形狀。 本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于本實(shí)用新型通過(guò)將金剛石復(fù)合片鉆齒的金剛石端面 由平面改為曲面，從而實(shí)現(xiàn)將"刮削"改為"犁切工作機(jī)理"，金剛石端面上的"脊柱面"長(zhǎng)度 方向指向巖石面，"脊柱面"兩側(cè)的側(cè)翼面如同犁面向后傾斜一定角度，該結(jié)構(gòu)有利于巖石 屑的迅速排開(kāi)，減低鉆齒前進(jìn)的阻力；近似拱形的結(jié)構(gòu)使鉆齒的整體抗沖擊能力大為提高。 本實(shí)用新型可以明顯改進(jìn)金剛石復(fù)合片鉆齒的破巖效率，大大提高鉆頭的鉆進(jìn)速度。

圖1至圖4分別是實(shí)施例一的立體圖、主視圖、側(cè)視圖、俯視圖。 圖5至圖8分別是實(shí)施例二的立體圖、主視圖、側(cè)視圖、俯視圖。 圖9至圖12分別是實(shí)施例三的立體圖、主視圖、側(cè)視圖、俯視圖。
具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖1至圖4，實(shí)施例一的金剛石復(fù)合片鉆齒由一層多晶金剛石層101和圓柱體 硬質(zhì)合金基體102組成，金剛石層101的前端面為曲面，該曲面由一個(gè)脊柱面103和位于脊 柱面103兩側(cè)的兩個(gè)后傾的側(cè)翼面104組成，實(shí)施例一中脊柱面103為弧面，兩側(cè)翼面104均為平面。實(shí)施例一的金剛石復(fù)合片鉆齒的直徑為19.05毫米，脊柱面103的寬度為2.2 毫米，曲率半徑R為4.6毫米，兩側(cè)翼面104的后傾角a角為14°角。 參見(jiàn)圖5至圖8，實(shí)施例二的金剛石復(fù)合片鉆齒由一層多晶金剛石層201和圓柱體 硬質(zhì)合金基體202組成，金剛石層201的前端面為曲面，該曲面由一個(gè)脊柱面203和位于脊 柱面203兩側(cè)的兩個(gè)后傾的側(cè)翼面204組成，實(shí)施例二中脊柱面203為平面，兩側(cè)翼面204 也均為平面，金剛石復(fù)合片鉆齒的直徑為19. 05毫米，脊柱面203的寬度為2. 2毫米，兩側(cè) 翼面204的后傾角為14°角。 參見(jiàn)圖9至圖12，實(shí)施例三的金剛石復(fù)合片鉆齒由一層多晶金剛石層301和圓柱 體硬質(zhì)合金基體302組成，金剛石層301的前端面為曲面，該曲面由一個(gè)脊柱面303和位于 脊柱面303兩側(cè)的兩個(gè)后傾的側(cè)翼面304組成，實(shí)施例三中脊柱面303為弧面，每個(gè)側(cè)翼面 304為復(fù)合側(cè)翼面，是由平面和邊緣的圓弧面305構(gòu)成，金剛石復(fù)合片鉆齒的直徑為19. 05 毫米，脊柱面303的寛度為2毫米，其曲率半徑為5毫米，側(cè)翼面304中平面的后傾角為13° 角，外邊緣的圓弧面305其寬度為0. 5毫米，曲率半徑為0. 62毫米。 本實(shí)用新型中側(cè)翼面還可以是由多個(gè)不同曲率的小曲面形成的組合形狀。 本實(shí)用新型中脊柱面的寬度一般是金剛石復(fù)合片鉆齒直徑的2%到40%，側(cè)翼面 的后傾角為2。
-45° 。應(yīng)根據(jù)巖層性質(zhì)的不同，選擇最佳的脊柱面寬度和兩側(cè)翼面的后傾 角。本實(shí)用新型中側(cè)翼面的后傾角是指?jìng)?cè)翼面相對(duì)于脊柱面往后傾斜的角度，"后"是相對(duì) 鉆齒前進(jìn)方向而 曰o 本實(shí)用新型中金剛石層和硬質(zhì)合金基體在超高壓高溫條件下燒結(jié)而成，然后對(duì)金 剛石層的端面進(jìn)行加工成所需形狀。
權(quán)利要求一種犁削型金剛石復(fù)合片鉆齒，由金剛石層和硬質(zhì)合金基體組成，其特征在于所述金剛石層的前端面為曲面，該曲面由一個(gè)脊柱面和位于脊柱面兩側(cè)的兩個(gè)后傾的側(cè)翼面組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的犁削型金剛石復(fù)合片鉆齒，其特征在于所述脊柱面為平面 或圓弧面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的犁削型金剛石復(fù)合片鉆齒，其特征在于所述側(cè)翼面為 平面，或圓弧面，或由多個(gè)不同曲率的小曲面形成的組合形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的犁削型金剛石復(fù)合片鉆齒，其特征在于所述脊柱面的 寬度是金剛石復(fù)合片鉆齒直徑的2%到40%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的犁削型金剛石復(fù)合片鉆齒，其特征在于所述側(cè)翼面的后傾角為2。
-45° 。
專利摘要本實(shí)用新型為一種犁削型金剛石復(fù)合片鉆齒，由金剛石層和硬質(zhì)合金基體組成，所述金剛石層的前端面為曲面，該曲面由一個(gè)脊柱面和位于脊柱面兩側(cè)的兩個(gè)后傾的側(cè)翼面組成。本實(shí)用新型可以明顯改進(jìn)金剛石復(fù)合片鉆齒的破巖效率，大大提高鉆頭的鉆進(jìn)速度。
文檔編號(hào)E21B10/46GK201513124SQ20092020505
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者李尚劼 申請(qǐng)人:深圳市海明潤(rùn)實(shí)業(yè)有限公司