CN106958421A - 一种限制吃入深度的减震pdc组合复合片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其包括滚刀复合片和夹持复合片。其中，所述滚刀复合片是由聚晶金刚石层与硬质合金基体层组成对称的双圆台结构。夹持复合片由硬质合金基体层和聚晶金刚石层组成，其中聚晶金刚石表面开有用来夹持滚刀复合片的偏心凹槽。滚刀复合片两端的聚晶层分别与两个夹持复合片的凹槽配合。在工作过程中，夹持复合片从两端把持住滚刀复合片，滚刀复合片以滚压的方式对岩石进行破碎。本发明将金刚石复合片的传统工作方式从磨削变为滚动压碎，可以显著增加金刚石的工作位点，大幅减少磨削过程中的摩擦损耗。
Description
技术领域
本发明属于耐磨技术设备领域，涉及一种复合片，特别是涉及一种限制吃入深度的减震PDC组合复合片。
背景技术
聚晶金刚石复合片（Polycrystalline Diamond Compact）是一种由聚晶金刚石层覆盖在硬质合金基体表面所组成的复合材料。聚晶金刚石复合片中的金刚石含量高达99%，故金刚石层硬度极高、耐磨性极好，其努氏硬度为6.5×104~7.0×104MPa，甚至更高。硬质合金基体克服了聚晶金刚石硬而脆的不足，大大提高了产品整体的抗冲击韧性。硬质合金的易焊接性则解决了聚晶金刚石很难通过焊接方法与其他材料结合的难题，可以使聚晶金刚石复合片竖直镶焊在钻头上。其中一些聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石层与硬质合金碳化钨合金基体复合而成，这不仅结合了金刚石的高硬度、高耐磨性的长处，而且结合了硬质合金的强度与抗冲击韧性的优点，被广泛应用于石油钻井、煤田开采、地质勘探、木材或其它材料等机械加工领域。
聚晶金刚石复合片兼有聚晶金刚石极高的耐磨性以及硬质合金的高抗冲击性。金刚石层刃口锋利而且具有自锐性，能够始终保持切削刃的锐利，因此非常适用于石油和地质钻探中的软地层直至中硬地层的勘探，效果非常好。聚晶金刚石复合片因自身性能优越，在诸多应用领域的卓越表现证明，无疑是材料科学领域具有划时代意义的发明。
但是，目前聚晶金刚石复合片的工作方式还是主要以磨削为主，这种方式对复合片的耗损大，工作部位少，造成复合片的浪费。本发明从将金刚石复合片的工作方式从磨削变为滚动压碎，可以显著增加工作位点，发挥聚晶金刚石的高硬度的特点，而大幅减少磨削过程中的摩擦损耗。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之外，提供一种限制吃入深度的减震PDC组合复合片，所述PDC组合复合片的核心部件由一个滚刀复合片和两个夹持复合片组成。其中，滚刀复合片是由三层聚晶金刚石中夹两层硬质合金基体组成对称的双圆台结构。夹持复合片由硬质合金基体和聚晶金刚石层组成，其中聚晶金刚石表面开有用来夹持滚刀复合片的偏心凹槽。滚刀复合片两端的聚晶层分别与两个夹持复合片的凹槽配合。在工作过程中，夹持复合片从两端把持住滚刀复合片，滚刀复合片以滚压的方式对岩石进行破碎。
为实现以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其包括一个滚刀复合片和两个夹持复合片。
优选地，所述滚刀复合片包括聚晶金刚石层1、聚晶金刚石层2、聚晶金刚石层3、硬质合金基体层4和硬质合金基体层5，所述硬质合金基体层4和硬质合金基体层5将所述聚晶金刚石层1、聚晶金刚石层2和聚晶金刚石层3分别隔开，组成五层三明治结构并固定住，所述夹持复合片包括聚晶金刚石层6和硬质合金基体层7，所述聚晶金刚石层6固定在所述硬质合金基体层7上。
优选地，所述夹持复合片在所述聚晶金刚石层6上开有部分圆柱形或圆台形的偏心凹槽。
优选地，所述聚晶金刚石层1与所述硬质合金基体层4之间的接触面完全重合，所述硬质合金基体层4与所述聚晶金刚石层3之间的接触面完全重合，所述聚晶金刚石层3与所述硬质合金基体层5之间的接触面完全重合，所述硬质合金基体层5与所述聚晶金刚石层2之间的接触面完全重合，所述聚晶金刚石层6与所述硬质合金基体层7之间的接触面完全重合。
优选地，所述聚晶金刚石层1、聚晶金刚石层2和聚晶金刚石层3为圆柱形或圆台形，所述硬质合金基体层4和硬质合金基体层5为圆柱形或圆台形。
优选地，所述滚刀复合片根据夹在最中间的聚晶金刚石层呈两端对称。
优选地，所述凹槽的厚度小于所述聚晶金刚石层6的厚度。
优选地，两个所述夹持复合片通过各自的所述聚晶金刚石层6上的所述凹槽与所述滚刀复合片套接组合使用。
优选地，所述凹槽的圆心不与所述聚晶金刚石层6的圆心重合。
优选地，所述夹持复合片沿着垂直于所述凹槽的圆心和所述聚晶金刚石层6的圆心连线的方向切掉一部分，其切掉的部分的体积占没切之前夹持复合片体积的0.1~0.4倍。
优选地，所述硬质合金基体层为碳化钨硬质合金基体。
优选地，所述限制吃入深度的减震PDC组合复合片的边缘经过打磨处理。
本发明的聚晶金刚石层通过粘接或超高温高压烧结在硬质合金基体层上。
夹持复合片与滚刀复合片的配合部位均为聚晶层。该种复合片滚刀将传统复合片破碎岩石的方式从磨削转变为了压碎，更加充分的利用了聚晶金刚石的硬度高的特点。此外，相比较于传统复合片的单一工作位点，该种复合片的工作部位为一个环形的面，大大增加了复合片的使用寿命。目前聚晶金刚石复合片的工作方式还是主要以磨削为主，这种方式对复合片的耗损大，工作部位少，造成复合片的严重浪费。
在滚刀复合片的两端聚晶金刚石层1和聚晶金刚石层2上各自套接一个夹持复合片，夹持复合片上面的凹槽恰好能容纳聚晶金刚石层1或聚晶金刚石层2，当设备从两端把持固定住夹持复合片以后，利用加在中间的滚刀复合片压碎岩石。
本发明的PDC组合复合片作为Lo-Vibe部件，具有很好的减震效果，避免了应力集中缺陷，在较大钻压作用下复合片各部位受力均匀，使复合片在冲击力较强的环境中作业时，减少了超强的冲击，同时通过限制吃入深度的Lo-Vibe减震设计限制过深地吃入，从而减少因扭矩过大产生断裂，最大限度地降低复合片上的冲击力，大大延长了复合片的使用寿命。通过限制吃入深度，和分散磨削复合片上的应力实现减震效果。
本发明的PDC组合复合片结构精巧、设计巧妙，以反传统的工作方式进行作业，将传统的滚刀磨削、切割方式转变为压碎，从设计上减少了复合片极大的磨损浪费。夹持复合片与滚刀复合片之间的接触部位都是聚晶金刚石，硬度很高，损耗非常小。
本发明的PDC组合复合片可以根据生产和作业的需求，对滚刀复合片的吃入深度进行调整，可以让滚刀复合片的作业部位或磨削部位多漏出来一点，也可以少漏出来一点，与工作过程当中的实际情况相匹配和适应，更大程度的发挥出本发明的PDC组合复合片的效果。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明提供的限制吃入深度的减震PDC组合复合片在工作过程中有以下优点：
1、本发明将金刚石复合片的传统工作方式从磨削变为滚动压碎，可以显著增加金刚石的工作位点，大幅减少磨削过程中的摩擦损耗；
2、本发明的滚刀的工作部位为一个环形的面，大大增加了复合片的使用寿命；
3、本发明发挥聚晶金刚石高硬度的特点，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例1的滚刀复合片的主视图；
图2是图1的侧视图；
图3是图1的俯视图；
图4是本发明实施例1的夹持复合片的主视图；
图5是图4的俯视图；
图6是图4的侧视图；
图7是本发明实施例1的限制吃入深度的减震PDC组合复合片的分开部件立体结构示意图；
图8是图7的组装部件立体结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其包括一个滚刀复合片和两个夹持复合片。
如图1所示是本实施例的滚刀复合片的主视图，其包括聚晶金刚石层1、聚晶金刚石层2、聚晶金刚石层3、硬质合金基体层4和硬质合金基体层5。聚晶金刚石层1和聚晶金刚石层2为圆台形，且端面边缘经过打磨处理，硬质合金基体层4和硬质合金基体层5为圆台形。聚晶金刚石层3为圆柱形，且边缘经过打磨处理。
如图2所示是本实施例的滚刀复合片的侧视图。
如图3所示是本实施例的滚刀复合片的俯视图。
如图4所示是本实施例的夹持复合片的主视图，其包括聚晶金刚石层6和硬质合金基体层7。
如图5所示是本实施例的夹持复合片的俯视图。
如图6所示是本实施例的夹持复合片的侧视图。
如图7所示是本实施例的限制吃入深度的减震PDC组合复合片的分开部件立体结构示意图，其包括一个滚刀复合片和两个夹持复合片。
如图8所示是本实施例的限制吃入深度的减震PDC组合复合片的组装部件立体结构示意图，其包括一个滚刀复合片和两个夹持复合片。
所述限制吃入深度的减震PDC组合复合片包括一个滚刀复合片和两个夹持复合片，所述滚刀复合片包括聚晶金刚石层1、聚晶金刚石层2、聚晶金刚石层3、硬质合金基体层4和硬质合金基体层5，所述硬质合金基体层4和硬质合金基体层5将所述聚晶金刚石层1、聚晶金刚石层2和聚晶金刚石层3分别隔开，组成五层三明治结构并粘接固定住，所述夹持复合片包括聚晶金刚石层6和硬质合金基体层7，所述聚晶金刚石层6粘接固定在所述硬质合金基体层7上。
所述聚晶金刚石层1与所述硬质合金基体层4之间的接触面完全重合，所述硬质合金基体层4与所述聚晶金刚石层3之间的接触面完全重合，所述聚晶金刚石层3与所述硬质合金基体层5之间的接触面完全重合，所述硬质合金基体层5与所述聚晶金刚石层2之间的接触面完全重合，所述聚晶金刚石层6与所述硬质合金基体层7之间的接触面完全重合。
所述滚刀复合片根据夹在最中间的聚晶金刚石层3呈两端对称。
所述夹持复合片在与所述滚刀复合片接触的一端上，即所述聚晶金刚石层6的表面开有一个部分圆台形的凹槽，且凹槽的厚度小于聚晶金刚石层6的厚度。所述凹槽的圆心不与所述聚晶金刚石层6的圆心重合。
所述夹持复合片沿着垂直于所述凹槽的圆心和所述聚晶金刚石层6的圆心连线的方向切掉一部分，其切掉的部分的体积占没切之前夹持复合片体积的0.1倍。
所述限制吃入深度的减震PDC组合复合片的边缘经过打磨处理。
实施例2
本实施例的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其包括一个滚刀复合片和两个夹持复合片，其部件及组成与实施例1相同，唯一不同的是，所述夹持复合片沿着垂直于所述凹槽的圆心和所述聚晶金刚石层6的圆心连线的方向切掉一部分，其切掉的部分的体积占没切之前夹持复合片体积的0.4倍。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。
Claims (10)
1.一种限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，其包括滚刀复合片和夹持复合片。
2.根据权利要求1所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，所述滚刀复合片包括聚晶金刚石层（1）、聚晶金刚石层（2）、聚晶金刚石层（3）、硬质合金基体层（4）和硬质合金基体层（5），所述硬质合金基体层（4）和硬质合金基体层（5）将所述聚晶金刚石层（1）、聚晶金刚石层（2）和聚晶金刚石层（3）分别隔开，所述夹持复合片包括聚晶金刚石层（6）和硬质合金基体层（7），所述聚晶金刚石层（6）固定在所述硬质合金基体层（7）上。
3.根据权利要求2所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，所述夹持复合片在所述聚晶金刚石层（6）上开有部分圆柱形或圆台形的凹槽。
4.根据权利要求2所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层（1）与所述硬质合金基体层（4）之间的接触面完全重合，所述硬质合金基体层（4）与所述聚晶金刚石层（3）之间的接触面完全重合，所述聚晶金刚石层（3）与所述硬质合金基体层（5）之间的接触面完全重合，所述硬质合金基体层（5）与所述聚晶金刚石层（2）之间的接触面完全重合，所述聚晶金刚石层（6）与所述硬质合金基体层（7）之间的接触面完全重合。
5.根据权利要求2所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层（1）、聚晶金刚石层（2）和聚晶金刚石层（3）为圆柱形或圆台形，所述硬质合金基体层（4）和硬质合金基体层（5）为圆柱形或圆台形。
6.根据权利要求2所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，所述滚刀复合片根据夹在最中间的聚晶金刚石层呈两端对称。
7.根据权利要求3所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，所述凹槽的厚度小于所述聚晶金刚石层（6）的厚度。
8.根据权利要求3所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，两个所述夹持复合片通过各自的所述聚晶金刚石层（6）上的所述凹槽与一个所述滚刀复合片套接组合使用。
9.根据权利要求3所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，所述凹槽的圆心不与所述聚晶金刚石层（6）的圆心重合。
10.根据权利要求3所述的限制吃入深度的减震PDC组合复合片，其特征在于，所述夹持复合片沿着垂直于所述凹槽的圆心和所述聚晶金刚石层（6）的圆心连线的方向切掉一部分，其切掉的部分的体积占没切之前夹持复合片体积的0.1~0.4倍。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 519110 Longshan two Road East 1, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Applicant after: Guangdong Ju Xin new material Polytron Technologies Inc Address before: 519110 Longshan two Road East 1, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Applicant before: ZHUHAI JUXIN TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
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