CN104190941A - 一种孕镶金刚石钻头的组装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孕镶金刚石钻头的组装工艺，包括以下步骤：1)配模；2)组装夹具；3)配制孕镶块粉料；4)填充孕镶块粉料；5)安装水口块；6)粘贴金刚石聚晶；7)填充空料层；8)组装钢体；9)烘干。本发明使孕镶金刚石钻头具有更好的强度、耐磨性，使用寿命更长。

Description

一种孕镶金刚石钻头的组装工艺

技术领域

本发明涉及一种孕镶金刚石钻头的组装工艺。

技术背景

孕镶金刚石钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒，钻井时胎体磨损，金刚石不断出露克取岩石，可以一直将胎体全部磨完，都有新出露的金刚石进行工作。胎体在烧结前需要进行人工组装粉料，现有技术的组装工艺胎体强度不高，钻头工作时容易产生裂纹甚至脱落，胎体的组装工艺影响了孕镶金刚石钻头烧结后的性能。

发明内容

本发明解决的技术问题提供了一种孕镶金刚石钻头的组装工艺，使使孕镶金刚石钻头具有更好的强度、耐磨性，使用寿命更长。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种孕镶金刚石钻头的组装工艺，包括以下步骤：

1)配模：根据胎体尺寸选取石墨模具的底模和模芯，将模芯轻轻敲入底模小孔内直至模芯大端面与底模平面接触；

2)组装夹具：将夹具放入组装好的石墨模具中，清理夹具上的杂质；

3)配制孕镶块粉料：配制与水口数量相等份数的孕镶块粉料，根据硬度和孕镶块体积的要求对每份粉料称重，在每份粉料中加入无水酒精搅拌至湿润；

4)填充孕镶块粉料：将步骤3中的孕镶块粉料依次填充至石墨模具与夹具之间的水口空隙中，并摊平；

在孕镶块粉料上放入压块压紧并平敲压块使孕镶块粉料压实；

取出压块，在孕镶块粉料上用玻璃吸管滴入3～6滴无水酒精，再把压块重新压紧孕镶块粉料；

抵住压块上表面，轻轻将夹具用小扁铁向上撬起夹具，将夹具取出，之后取出压块；

5)安装水口块：用镊子将相应数量的石墨水口块水平放置于石墨模具水口槽的底部；

6)粘贴金刚石聚晶：用镊子夹住金刚石聚晶外圈，在金刚石聚晶外圈外侧面涂上102胶水后将金刚石聚晶均布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的周向；

7)填充空料层：在步骤5中的石墨水口块上倒入空料层粉末至上端面与孕镶块粉料齐平；

8)组装钢体：按图纸尺寸要求加工钢体，用丙酮将加工好的钢体清洗干净，之后将钢体插入石墨模具中；

9)烘干：将步骤7中组装好的石墨模具和钢体一起放入烘箱中，升温至100℃，保温1小时。

优选的，所述步骤3中的孕镶块粉料由硬质合金粉料，所述硬质合金粉料各组分的重量百分比为：663青铜粉60％、碳化钨20％、钴粉4％、镍粉10％、锰粉6％。

优选的，所述步骤6中分布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的金刚石聚晶分别为两粒且互为一组，所述金刚石聚晶沿周向均布且组数与水口数相等。

本发明的有益效果为：

本发明中孕镶块粉料通过压块多次压实，且通过滴入无水酒精增加其压实密度，能使孕镶块烧结后的硬度和强度提高10％以上，将金刚石聚晶均布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的周向后进行空料层的填充，相对于合金粉料与金刚石混配填充，金刚石聚晶均匀的分散在空料层中烧结成胎体，具有更好的耐磨性，提高了钻头的使用寿命。

具体实施方式

本发明一种孕镶金刚石钻头的组装工艺，包括以下步骤：

1)配模：根据胎体尺寸选取石墨模具的底模和模芯，将模芯轻轻敲入底模小孔内直至模芯大端面与底模平面接触；

2)组装夹具：将夹具放入组装好的石墨模具中，清理夹具上的杂质；

3)配制孕镶块粉料：配制与水口数量相等份数的孕镶块粉料，根据硬度和孕镶块体积的要求对每份粉料称重，在每份粉料中加入无水酒精搅拌至湿润；

4)填充孕镶块粉料：将步骤3中的孕镶块粉料依次填充至石墨模具与夹具之间的水口空隙中，并摊平；

在孕镶块粉料上放入压块压紧并平敲压块使孕镶块粉料压实；

取出压块，在孕镶块粉料上用玻璃吸管滴入3～6滴无水酒精，再把压块重新压紧孕镶块粉料；

抵住压块上表面，轻轻将夹具用小扁铁向上撬起夹具，将夹具取出，之后取出压块；

5)安装水口块：用镊子将相应数量的石墨水口块水平放置于石墨模具水口槽的底部；

6)粘贴金刚石聚晶：用镊子夹住金刚石聚晶外圈，在金刚石聚晶外圈外侧面涂上102胶水后将金刚石聚晶均布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的周向；

7)填充空料层：在步骤5中的石墨水口块上倒入空料层粉末至上端面与孕镶块粉料齐平；

8)组装钢体：按图纸尺寸要求加工钢体，用丙酮将加工好的钢体清洗干净，之后将钢体插入石墨模具中；

9)烘干：将步骤7中组装好的石墨模具和钢体一起放入烘箱中，升温至100℃，保温1小时。

所述步骤3中的孕镶块粉料由硬质合金粉料，所述硬质合金粉料各组分的重量百分比为：663青铜粉60％、碳化钨20％、钴粉4％、镍粉10％、锰粉6％。

步骤7中的空料层是指不含金刚石的硬质合金粉料，其组分与步骤3中的孕镶块粉料一致。

所述步骤6中分布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的金刚石聚晶分别为两粒且互为一组，所述金刚石聚晶沿周向均布且组数与水口数相等。金刚石聚晶沿水口均匀分布具有更好的强度，同时也提高了胎体的耐磨性。

孕镶金刚石钻头的烧结工艺，包括以下步骤：

1)放置钻头：将组装好的石墨模具与钢体的连接件放入中频加热机的感应线圈中，分别在石墨模具的下端和钢梯的上端放置石墨垫块；

2)开启辅助功能：开启冷却水和红外测温仪，并且将红外测温仪的测温探头对准感应线圈的圆孔；

3)钻头烧结：启动中频加热机上的加热电路和液压机，将液压机的压力调至0.5MPa使上压头逐渐压紧钢体上端面，将加热电路的直流电流调至100～200A；

当温度升至400℃时，将液压机的压力调至0.8～1MPa；

当温度升至600℃时，将液压机的压力调至1.2～1.6MPa；

当温度升至950℃时，将液压机的压力调至最终压力的一半；

当温度升至980℃时，将加热电路的直流电流调至0，感应线圈不再升温，将液压机的压力调至最终压力，保温保压3～4min，然后加压至最终压力；

4)冷却钻头：使步骤3中的石墨模具与钢体的连接件自然冷却至680℃，液压机卸压，使上压头回程；

5)脱模：用锻工钳将石墨模具与钢体的连接件从中频加热机拿出，放置于铁板上自然冷却至室温，架空连接件，用小圆棒锤击模芯，将钻头取出。

所述步骤1中的石墨垫块的厚度为60mm，所述石墨模具的上端面比感应线圈上端面低4～6mm，所述石墨模具的下端面和感应线圈下端面齐平。该结构布置使感应线圈更靠近石墨模具，其加热效果更好。

Claims (3)

1.一种孕镶金刚石钻头的组装工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1)配模：根据胎体尺寸选取石墨模具的底模和模芯，将模芯轻轻敲入底模小孔内直至模芯大端面与底模平面接触；

2)组装夹具：将夹具放入组装好的石墨模具中，清理夹具上的杂质；

3)配制孕镶块粉料：配制与水口数量相等份数的孕镶块粉料，根据硬度和孕镶块体积的要求对每份粉料称重，在每份粉料中加入无水酒精搅拌至湿润；

4)填充孕镶块粉料：将步骤3中的孕镶块粉料依次填充至石墨模具与夹具之间的水口空隙中，并摊平；

在孕镶块粉料上放入压块压紧并平敲压块使孕镶块粉料压实；

取出压块，在孕镶块粉料上用玻璃吸管滴入3～6滴无水酒精，再把压块重新压紧孕镶块粉料；

抵住压块上表面，轻轻将夹具用小扁铁向上撬起夹具，将夹具取出，之后取出压块；

5)安装水口块：用镊子将相应数量的石墨水口块水平放置于石墨模具水口槽的底部；

6)粘贴金刚石聚晶：用镊子夹住金刚石聚晶外圈，在金刚石聚晶外圈外侧面涂上102胶水后将金刚石聚晶均布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的周向；

7)填充空料层：在步骤5中的石墨水口块上倒入空料层粉末至上端面与孕镶块粉料齐平；

8)组装钢体：按图纸尺寸要求加工钢体，用丙酮将加工好的钢体清洗干净，之后将钢体插入石墨模具中；

9)烘干：将步骤7中组装好的石墨模具和钢体一起放入烘箱中，升温至100℃，保温1小时。

2.根据权利要求1所述的一种孕镶金刚石钻头的组装工艺，其特征在于：所述步骤3中的孕镶块粉料由硬质合金粉料，所述硬质合金粉料各组分的重量百分比为：663青铜粉60％、碳化钨20％、钴粉4％、镍粉10％、锰粉6％。

3.根据权利要求1所述的一种孕镶金刚石钻头的组装工艺，其特征在于：所述步骤6中分布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的金刚石聚晶分别为两粒且互为一组，所述金刚石聚晶沿周向均布且组数与水口数相等。