CN104832101B - 双基材型切削元件及具有该切削元件的潜孔锤钻头 - Google Patents
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Abstract
一种双基材型切削元件及具有该切削元件的潜孔锤钻头，该钻头包含不同材质制成的切削头和基体，所述切削头由碳化钨硬质合金制成，所述基体由低碳钢制成，所述切削头的材质中加入聚晶金刚石颗粒，所述基体通过两次表面处理进行处理，第一次表面处理为渗碳热处理，第二次表面处理为喷砂处理，所述潜孔锤钻头包含本体，所述本体的后端设有供连接至驱动杆的连接部，前端设有切削岩石并钻入地层的切削部；由此，本发明钻进强度高，具有较好的切割和钻入效果；其整体强度更好，确保了钻进精度。
Description
技术领域
本发明涉及对潜孔锤用配件的技术领域，尤其涉及一种有效提高钻孔效率的双基材型切削元件及具有该切削元件的潜孔锤钻头。
背景技术
随着经济建设的快速发展，对大型工程建设的需求越来越多，由此，在进行地下钻孔时，在大直径及硬岩的钻孔需求也随之增多。
为实现对大直径硬岩的钻进，潜孔锤由于其冲击功率大、钻进快速的优点而广泛应用于复杂地下层的施工中。
而在现有技术中，钻头是钻进时的关键设备，在进行钻入时，钻头及钻头上的切削元件承受着较大的压力和切削力，其强度和寿命直接影响了整个潜孔锤的使用寿命，因此，如何能得到一种应用广泛、硬度更高、寿命更长的钻头和切削元件成了发展我国潜孔锤的重要目标。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种双基材型切削元件及具有该切削元件的潜孔锤钻头，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的技术目的在于提供一种双基材型切削元件及具有该切削元件的潜孔锤钻头，其整体强度更高，有效提高钻孔效率，适应更广泛的要求。
为解决上述问题，本发明公开了一种双基材型切削元件，其包含不同材质制成的切削头和基体，其特征在于：
所述切削头设置为半圆球状并连接于所述基体的顶端；
所述切削头由碳化钨硬质合金制成，所述基体由低碳钢制成，所述切削头的材质中加入聚晶金刚石颗粒，
所述基体通过两次表面处理进行处理，第一次表面处理为渗碳热处理，所述渗碳热处理的温度为840-850摄氏度，渗碳深度为2mm，渗层表面碳浓度达2.5％～3％，从而在基体外缘获得细小颗粒碳化物均匀、弥散分布的渗层，第二次表面处理为喷砂处理，所述喷砂处理的石英砂粒度为0.01-0.03mm，时间为40分钟，以将基体的表面强度更加均衡，提高表面抗疲劳性能。
其中：所述低碳钢内设有0.025-0.03wt％钛，从而有效控制晶粒长大的效果。
其中：在切削头中加入的聚晶金刚石的颗粒大小为5.6-5.8μm，密度为15＝17g/cm2。
其中：所述基体下部的外缘设有用于连接的外螺纹，所述基体的上部设有连接凸缘，所述连接凸缘具有嵌槽，所述切削头中心设有凹陷，从而切削头的周缘配合嵌入所述嵌槽内以有效提高接触面积和连接强度。
还公开了具有如上任一所述双基材型切削元件的潜孔锤钻头，其特征在于：
所述潜孔锤钻头包含本体，所述本体的后端设有供连接至驱动杆的连接部，前端设有切削岩石并钻入地层的切削部；
所述切削部设有内切削部和外切削部，所述内切削部的中部间隔设有四个通孔，所述内切削部间隔设有四个第一切削元件，所述外切削部间隔设有八个第二切削元件，所述第一切削元件和第二切削元件均为上述的双基材型切削元件。
其中：所述第二切削元件的直径大于第一切削元件。
通过上述结构可知，本发明具有如下技术效果：
1、钻进强度高，具有较好的切割和钻入效果；
2、整体强度更好，确保了钻进精度。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本发明双基材型切削元件的结构示意图。
图2显示了本发明双基材型切削元件的剖视图。
图3显示了本发明潜孔锤钻头的示意图。
图4显示了本发明嵌孔锤钻头的正视图。
具体实施方式
参见图1和图2，显示了本发明的双基材型切削元件。
该双基材型切削元件为分体式结构，其包含不同材质制成的切削头21和基体22，所述切削头21设置为半圆球状，本领域技术人员可知的是，切削头21也可设置为正方形或长方形，所述切削头连接于所述基体22的顶端。
可选的是，所述切削头由碳化钨硬质合金制成，所述基体22由低碳钢制成，由于切削头的边缘需要进行强力切割，故切削头的材质中可加入聚晶金刚石颗粒，以提高强度，且基体22通过低碳钢制成，有效节约了成本，同时，通过低碳钢相对的弹性，避免了切削头21的切削力直接对基体的破坏，减少了双基材型切削元件断裂和破损的几率。
当然，为了提高基体22的强度，需要对基体22进行表面处理，在本发明中，通过两次表面处理来对基体22的外表面进行处理，其中，第一次表面处理为渗碳热处理，所述渗碳热处理的温度为840-850摄氏度，渗碳深度为2mm，渗层表面碳浓度达2.5％～3％，从而在基体外缘获得细小颗粒碳化物均匀、弥散分布的渗层，有效提高基体22的表面强度，第二次表面处理为喷砂处理，所述喷砂处理的粒度为0.01-0.03mm，时间为40分钟，以将基体22的表面强度更加均衡，通过两次表面处理，基体22的表面强度和硬度能够适应钻孔的要求。
其中，为了防止晶粒粗化而影响渗碳处理，所述低碳钢内设有0.025-0.03wt％钛，从而有效控制晶粒长大的效果。
其中，在切削头21中加入的聚晶金刚石的颗粒大小优选为5.6-5.8μm，密度优选为15-17g/cm2。
可选的是，所述基体22下部的外缘设有用于连接的外螺纹23，所述基体22的上部设有连接凸缘24，所述连接凸缘24具有嵌槽，所述切削头21中心设有凹陷，从而切削头21的周缘可配合嵌入所述嵌槽内，以有效提高接触面积和连接强度。
其中，所述切削头21和嵌槽之间可通过螺纹连接，也可通过硬钎焊连接。
参见图3和图4，显示了具有上述切削元件的潜孔锤钻头，所述潜孔锤钻头包含本体101，所述本体101的后端设有供连接至驱动杆的连接部102，前端设有切削岩石并钻入地层的切削部103。
所述切削部103设有内切削部11和外切削部12，所述内切削部11的中部间隔设有四个通孔13，以提供高压气体或流体的通入，且所述内切削部11间隔设有四个第一切削元件14，所述外切削部12间隔设有八个第二切削元件15，所述第一切削元件14和第二切削元件15均为上述的双基材型切削元件，只是两者的直径存在不同，相比而言，所述第二切削元件15的直径大于第一切削元件14。
为在第一切削元件14和第二切削元件15之间形成配合立体切削，所述第二切削元件15两个对应位于所述第一切削元件14的两侧，且两第二切削元件15之间设有凹槽16，在两两第一切削元件14之间设有切屑槽18，所述切屑槽18的顶端设有切屑孔17，以通过流体将切屑进行冲洗或吸取。
本发明的优点在于：
1、钻进强度高，具有较好的切割和钻入效果；
2、整体强度更好，确保了钻进精度。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
Claims (2)
1.一种具有双基材型切削元件的潜孔锤钻头，所述潜孔锤钻头包含本体，所述本体的后端设有供连接至驱动杆的连接部，前端设有切削岩石并钻入地层的切削部；所述切削部设有内切削部和外切削部，所述内切削部的中部间隔设有四个通孔，所述内切削部间隔设有四个第一切削元件，所述外切削部间隔设有八个第二切削元件，所述第一切削元件和第二切削元件均为上述的双基材型切削元件；所述第一切削元件和第二切削元件之间形成配合立体切削，所述第二切削元件两个对应位于所述第一切削元件的两侧，且两第二切削元件之间设有凹槽，在两两第一切削元件之间设有切屑槽，所述切屑槽的顶端设有切屑孔，以通过流体将切屑进行冲洗或吸取，所述双基材型切削元件包含不同材质制成的切削头和基体，其特征在于：
所述切削头设置为半圆球状并连接于所述基体的顶端；
所述切削头由碳化钨硬质合金制成，所述基体由低碳钢制成，所述切削头的材质中加入聚晶金刚石颗粒，
所述基体通过两次表面处理进行处理，第一次表面处理为渗碳热处理，所述渗碳热处理的温度为840-850摄氏度，渗碳深度为2mm，渗层表面碳浓度达2.5％～3％，从而在基体外缘获得细小颗粒碳化物均匀、弥散分布的渗层，有效提高基体的表面强度，第二次表面处理为喷砂处理，所述喷砂处理的石英砂粒度为0.01-0.03mm，时间为40分钟，以将基体的表面强度更加均衡，通过两次表面处理，基体的表面强度和硬度能够适应钻孔的要求；
所述低碳钢内设有0.025-0.03wt％钛，从而有效控制晶粒长大的效果；
在切削头中加入的聚晶金刚石的颗粒大小为5.6-5.8μm，密度为15-17g/cm2；
所述基体下部的外缘设有用于连接的外螺纹，所述基体的上部设有连接凸缘，所述连接凸缘具有嵌槽，所述切削头中心设有凹陷，从而切削头的周缘配合嵌入所述嵌槽内以有效提高接触面积和连接强度。
2.如权利要求1所述的具有双基材型切削元件的潜孔锤钻头，其特征在于：所述第二切削元件的直径大于第一切削元件。
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