抗沖擊耐磨工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及研磨工具【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種裝配于鉆頭和沖擊鉆上使用的抗沖擊耐磨工具，包括支持基體，設(shè)置于支持基體上的工作部分，所述支持基體與工作部分之間的連接界面為連續(xù)曲面。支持基體與工作部分之間的連接界面為連續(xù)曲面，能夠增加支持基體與工作部分之間的接觸面，能夠牢固的鍵合在一起，因此極大的提高了耐磨工具的抗沖擊性能，相對(duì)延長(zhǎng)使用壽命。
【專利說(shuō)明】抗沖擊耐磨工具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及研磨工具【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種裝配于鉆頭和沖擊鉆上使用的抗沖擊耐磨工具。
【背景技術(shù)】
[0002]PDC復(fù)合齒，因?yàn)槠錁O高的耐磨性和硬度，在深海及堅(jiān)硬地層的鉆探具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，PDC齒有不同的設(shè)計(jì)和形狀。柱狀復(fù)合片主要用于切削鉆頭，也即刮刀型鉆頭的使用中。對(duì)于沖擊型巖層，牙輪鉆頭，或沖擊鉆頭占有重要比例。牙輪鉆頭的沖擊齒類型中，球狀齒被廣泛使用。由于最大限度的減少了尖角，球狀齒的耐沖擊性比柱狀齒要高。但是，WC基體及其合金的硬度相對(duì)PDC材料有較大差距，因此耐磨性差，在使用中磨損快。要達(dá)到高性能的沖擊鉆探效果，結(jié)合PDC材料到球狀齒被證實(shí)具有較強(qiáng)的綜合性能，包括很好的耐磨性，耐沖擊性，在牙輪鉆頭中廣泛使用。
[0003]PDC球狀復(fù)合齒通常由兩部分組成:硬質(zhì)合金基體和球狀多晶金剛石耐磨層即工作部分。為達(dá)到高的鉆石與鉆石的鍵合，多晶金剛石需要在高溫高壓下壓制而。在高溫高壓壓制過(guò)程中，金屬鈷從WC基體中擠出，掃越鉆石層，形成高強(qiáng)的鉆石鍵合，此后降低溫度和壓力，完成燒結(jié)。這樣燒成得多晶金剛石通常脆性較高，用于高沖擊的鉆探應(yīng)用，會(huì)有較大的挑戰(zhàn)。
[0004]球狀齒中齒的界面設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)力分布有著很大影響，現(xiàn)有的界面設(shè)計(jì)主要考慮在高溫高壓合成中這些應(yīng)力的優(yōu)化。但是使用中，由于沖擊而造成的應(yīng)力則較少作為重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、具有較高的抗沖擊力，使用壽命長(zhǎng)的抗沖擊耐磨工具。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]抗沖擊耐磨工具，包括支持基體，設(shè)置于支持基體上的工作部分，所述支持基體與工作部分之間的連接界面為連續(xù)曲面。
[0008]所述工作部分為多晶金剛石或多晶立方氮化硼材料制成。
[0009]所述工作部分的外工作面為半球形曲面。
[0010]所述工作部分的外工作面為懸垂線旋轉(zhuǎn)形成的曲面。
[0011]所述連續(xù)曲面由一系列懸垂線的組成。
[0012]采用了上述方案，支持基體與工作部分之間的連接界面為連續(xù)曲面，能夠增加支持基體與工作部分之間的接觸面，能夠牢固的鍵合在一起，因此極大的提高了耐磨工具的抗沖擊性能，相對(duì)延長(zhǎng)使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2為本發(fā)明的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]抗沖擊耐磨工具，包括支持基體，設(shè)置于支持基體上的工作部分，支持基體與工作部分之間的連接界面為連續(xù)曲面。工作部分為多晶金剛石或多晶立方氮化硼材料制成。工作部分的外工作面為半球形曲面。工作部分的外工作面為懸垂線旋轉(zhuǎn)形成的曲面。連續(xù)曲面由一系列懸垂線的組成。
[0018]參見(jiàn)圖1，顯示了具有連續(xù)界面3設(shè)計(jì)的支持基體I和耐磨層的工作部分2示意，連續(xù)界面3由一系列懸垂線繞耐磨工具中心線旋轉(zhuǎn)形成的曲面組成。同時(shí)超硬材料工作部分外表層4也由懸垂線旋轉(zhuǎn)形成的曲面構(gòu)成。懸垂線(或倒置懸垂線)用數(shù)學(xué)公式表示為:Y=Acosh(Bx)其中A和B是常數(shù)。懸垂線因?yàn)槠洫?dú)特的力學(xué)傳遞方式，在受到頂部沖擊時(shí)，能最為有效的把沖擊應(yīng)力轉(zhuǎn)化為向支持基體和鉆頭的壓應(yīng)力，避免了有損害的拉伸應(yīng)力，是最為穩(wěn)定的拱形曲線，由此曲線經(jīng)由中心軸線旋轉(zhuǎn)形成的外曲面則在三維空間中有極大的力學(xué)穩(wěn)定性。因此極大的提高了耐磨工具的抗沖擊性能。在連接界面處，界面可以是一個(gè)由單獨(dú)的懸垂線由中心軸線旋轉(zhuǎn)形成的曲面，也可以是由多條懸垂線和倒置懸垂線相連接形成的連續(xù)曲線由中心軸線旋轉(zhuǎn)形成的起伏曲面。
[0019]圖2顯示了具有連接界面設(shè)計(jì)的另一種耐磨工具，連接界面設(shè)計(jì)是由多條懸垂線和倒置懸垂線相連接形成的連續(xù)曲線由中心軸線旋轉(zhuǎn)形成的起伏曲面，但頂端是倒置懸垂線旋轉(zhuǎn)面，即呈凹陷型。工作部分外表層也是懸垂線旋轉(zhuǎn)面。
[0020]圖3顯示了具有與第一實(shí)施例相同連接截面的耐磨工具，但是工作部分的外表層是半球形。
【權(quán)利要求】
1.抗沖擊耐磨工具，包括支持基體，設(shè)置于支持基體上的工作部分，其特征在于，所述支持基體與工作部分之間的連接界面為連續(xù)曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖擊耐磨工具，其特征在于，所述工作部分為多晶金剛石或多晶立方氮化硼材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖擊耐磨工具，其特征在于，所述工作部分的外工作面為半球形曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖擊耐磨工具，其特征在于，所述工作部分的外工作面為懸垂線旋轉(zhuǎn)形成的曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗沖擊耐磨工具，其特征在于，所述連續(xù)曲面由一系列懸垂線的組成。
【文檔編號(hào)】E21B10/46GK103670284SQ201310641982
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】商偉鋒, 唐春怡 申請(qǐng)人:常州深倍超硬材料有限公司