CN102733758B

CN102733758B - 取芯用孕镶块式金刚石钻头

Info

Publication number: CN102733758B
Application number: CN201210232394.4A
Authority: CN
Inventors: 王传留; 孙荣军; 李锁智; 高晓亮; 郭冬琼; 张朋; 张晓亮
Original assignee: Xian Research Institute Co Ltd of CCTEG
Current assignee: Xian Research Institute Co Ltd of CCTEG
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: CN102733758A

Abstract

本发明涉及一种取芯用孕镶块式金刚石钻头。本发明包括金刚石孕镶块和钻头钢体，钻头钢体的顶部圆周上均匀设置数个凸起，每个凸起的内外两侧分别设置有钻头钢体水槽、钻头水口，任意相邻的两个凸起之间在钻头钢体的顶部设置有钻头刚体水眼，任意相邻的两个凸起之间设置金刚石孕镶块，金刚石孕镶块的内外两侧均设置有金刚石孕镶块水槽，金刚石孕镶块的中心设置有金刚石孕镶块水眼，金刚石孕镶块水眼与钻头刚体水眼贯通构成冲洗液通道，金刚石孕镶块含有内外保径聚晶。本发明用于成倍增加金刚石钻头工作层高度，热压法加工铁基金刚石孕镶块，两者结合能明显提高了钻头寿命和钻进效率，易于实现自动化，减轻劳动强度，提高生产效率。

Description

取芯用孕镶块式金刚石钻头

技术领域

本发明涉及一种取芯用孕镶块式金刚石钻头。

背景技术

随着国民经济快速发展，对矿产资源的需求量迅速增加，随着浅层资源的枯竭，向深部找矿已经提上日程。随着孔深的增加，遇到的硬岩地层越来越多。针对硬岩钻进，仍以采用孕镶金刚石钻头为主。目前常用的孕镶金刚石钻头因工作层的限制，寿命均不高，导致提下钻等铺助工作时间过长，直接影响了施工进度和生产成本。为此国内外许多研究人员从结构、材料和加工工艺等方面进行深入研究，以期提高孕镶金刚石钻头的使用寿命和钻进效率。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种适用于对钻头寿命和时效要求较高的深孔钻进中，不但能明显提高孕镶金刚石钻头的使用寿命和钻进效率，而且能提高生产效率，并降低生产成本的取芯用孕镶块式金刚石钻头。

为解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案：

一种取芯用孕镶块式金刚石钻头，其特殊之处在于：包括金刚石孕镶块和钻头钢体，钻头钢体的顶部圆周上均匀设置数个凸起，每个凸起的内外两侧分别设置有钻头钢体水槽、钻头水口，任意相邻的两个凸起之间在钻头钢体的顶部设置有钻头刚体水眼，任意相邻的两个凸起之间设置金刚石孕镶块，金刚石孕镶块的内外两侧均设置有金刚石孕镶块水槽，金刚石孕镶块的中心设置有金刚石孕镶块水眼，金刚石孕镶块水眼与钻头刚体水眼贯通构成冲洗液通道，金刚石孕镶块含有内外保径聚晶。

上述的金刚石孕镶块的冠部为平底形、齿形或圆弧形。

上述的金刚石孕镶块的内外侧面均设置有金刚石聚晶层。

上述的金刚石孕镶块按以下重量百分比的组分构成：663铜：13%-17%，锡：1%-2%，锌：8%-12%，锰：1%-3%，镍：1%-3%，铁：63%-76% 。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、特殊的钢体结构用于成倍增加金刚石钻头工作层高度，热压法加工铁基金刚石孕镶块，两者结合能明显提高了钻头寿命和钻进效率；

2、相对于常规钻头模具，只需设计烧结金刚石孕镶块用模具，大大节省了石墨的加工费及材料费，并且胎体粉末改用价格低廉的铁粉，大幅度降低了生产成本；

3、简化了金刚石钻头加工工艺，省略水口和水槽替片的粘贴及后续清理，只需加工孕镶块即可，易于实现自动化，减轻劳动强度，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的钻头钢体结构示意图；

图3为图2的A-A向结构示意图；

图4为本发明的金刚石孕镶块结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明的金刚石孕镶块唇面形状实施例1示意图；

图7为本发明的金刚石孕镶块唇面形状实施例2示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1～7，本发明包括金刚石孕镶块1和钻头钢体2，钻头钢体2的顶部圆周上均匀设置数个凸起，每个凸起的内外两侧分别设置有钻头钢体水槽8、钻头水口6，任意相邻的两个凸起之间在钻头钢体2的顶部设置有钻头刚体水眼7，任意相邻的两个凸起之间设置金刚石孕镶块1，金刚石孕镶块1的内外两侧均设置有金刚石孕镶块水槽4，金刚石孕镶块1的中心设置有金刚石孕镶块水眼3，金刚石孕镶块水眼3与钻头刚体水眼7贯通构成冲洗液通道。

上述的金刚石孕镶块1的冠部为平底形、尖齿形参见图7或圆弧形参见图6。

上述的金刚石孕镶块1的内外侧面均设置有金刚石保径聚晶5。

金刚石孕镶块1按以下重量百分比的组分构成：663铜：13%-17%，锡：1%-2%，锌：8%-12%，锰：1%-3%，镍：1%-3%，铁：63%-76% 。

实施例1：金刚石孕镶块1按以下重量百分比的组分构成：663铜：13%，锡：1%，锌：8%，锰：1%，镍：1%，铁：63%。

实施例2：金刚石孕镶块1按以下重量百分比的组分构成：663铜：17%，锡：2%，锌：12%，锰：3%，镍：3%，铁：76% 。

实施例3：金刚石孕镶块1按以下重量百分比的组分构成：663铜：15%，锡：1.5%，锌：10%，锰：2%，镍：2%，铁：69.5% 。

以Ф75/49镶块式金刚石钻头，金刚石孕镶块1采用上述任意一种配方为例进行分步说明。

1、加工钻头钢体。钢体外径75mm，内径49mm，先加工第一层均布的三个水口，水口高度8mm，然后在第一层两水口之间，加工第二层水口，高度10mm，第二层水口与第一层水口有1mm高度的重叠，之后在第一层水口正上方，加工第三层的三个水口，高度为9 mm，与第二层水口有1mm高度的重叠，之后再加工内外水槽，深度2~4mm，再然后加工镶焊槽，镶焊槽中心位置加工有直径4mm水眼，并加工对应的水槽，镶焊槽与水口之间留有1~4mm厚度，以确保金刚石孕镶块与钻头钢体之间的焊接强度；

2、加工金刚石孕镶块。根据钻头钢体上镶焊槽的尺寸，设计金刚石孕镶块尺寸，并加工相应的限位烧结用石墨模具；根据采用的铁基胎体配方，称取每种金属粉末重量进行混合，混料时间不低于24小时，取出一定混合粉料加入金刚石颗粒，再混合2~4小时；在模具相应位置粘贴保径聚晶，然后将不含金刚石颗粒混合料先装入模具内，在模具内侧形成1 mm左右薄层，之后再装入混有金刚石颗粒的工作层料，放入上压模，放进真空烧结炉中进行烧结，烧结温度950℃~980℃。采用限位石墨模具是确保金刚石孕镶块尺寸一致性。此外，改变石墨垫片即可改变金刚石孕镶块唇面形状。

3、进行镶焊。将钻头钢体和金刚石孕镶块焊接面分别进行焊前处理，然后把焊片裁剪成与焊接面相同的形状，并将焊片浸入熔化的焊剂中，取出后贴在钻头钢体焊接面处，把金刚石孕镶块压入焊接槽，将金刚石孕镶块固定完成后，放入马弗炉中进行焊接，焊接温度680℃~750℃。焊接完成后，在保温箱内缓慢冷却，直至室温。需要指出的是，为确保焊接尺寸精度，需要设计一套定位模具，确保焊接完成后钻头内外径符合要求。

4、后处理。将焊接完成后的钻头进行清理，并根据用户要求，加工出相应尺寸和扣型等。

Claims

1.一种取芯用孕镶块式金刚石钻头，其特征在于：包括金刚石孕镶块（1）和钻头钢体（2），钻头钢体（2）包括在其顶部圆周上均匀设置数个凸起，每个凸起的外端面设置有钻头钢体水槽（8），每个凸起的内部设置有钻头水口（6），任意相邻的两个凸起之间的钻头钢体（2）顶部设置有钻头刚体水眼（7），在任意相邻的两个凸起之间设置金刚石孕镶块（1），凸起顶端与金刚石孕镶块（1）顶端构成钻头顶面，金刚石孕镶块（1）的内外两侧均设置有金刚石孕镶块水槽（4），金刚石孕镶块（1）的中心设置有金刚石孕镶块水眼（3），金刚石孕镶块水眼（3）与钻头刚体水眼（7）贯通构成冲洗液通道，所述的金刚石孕镶块（1）的内外侧面均设置有金刚石聚晶层（5）。

2.根据权利要求1所述的取芯用孕镶块式金刚石钻头，其特征在于：所述的金刚石孕镶块（1）的冠部为平底形、齿形或圆弧形。

3.根据权利要求1或2所述的一种取芯用孕镶块式金刚石钻头，其特征在于：金刚石孕镶块（1）按以下重量百分比的组分构成：663铜：13%-17%，锡：1%-2%，锌：8%-12%，锰：1%-3%，镍：1%-3%，铁：63%-76% 。