CN111456641A - 一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3d打印技术PDC钻头，包括PDC钻头主体以及连接在PDC钻头主体上部的PDC钻头上体，PDC钻头上体的外部隔段分布有多个刀翼，相邻两个刀翼之间均形成排屑槽，PDC钻头主体的下端连接有钻头接头；本发明还公开了一种3d打印技术PDC钻头的制造方法，包括三维建模、3d打印、烧结装料以及加工成品的步骤；本发明涉及的3d打印技术PDC钻头强度较高，使用寿命长，可以对井底岩屑清理的更加干净、迅速，从而提高机械转速，提高工程效率；其制造方法相比现有技术的精确度大大提高，实现了省料省时，快速成模，采用3d打印技术相比手工刻模的效率得到很大提高，工期大大缩短，可达到标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及钻头技术领域，具体为一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法。
背景技术
石油钻井过程中，PDC 钻头由于具有使用寿命较长、钻进速度较快等特性而被广泛应用，PDC 钻头体主要由与钻杆连接的丝扣、钻头体和焊接在钻头体的刀片三个部分组成，钻头体上设置有喷嘴孔，钻头体是金刚石钻头上起关键作用的部件，目前，PDC 钻头体的制造主要有两种方法，一是采用粉末冶金与钢体经模具组合烧结而成，另一种是采用圆钢经锻造车铣加工而成，再将切削齿镶嵌在钻头体上，属于“减材制造”的机械生产方法；以上两种方法大多数都是采用手工刻模，效率低且工期长，累计误差较大、远离设计标注，无法达到标准要求，而且现有的PDC钻头的强度较低、使用寿命大大缩短，对于井底岩屑的清理效率低；为此，我们提出一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3d打印技术PDC钻头，包括PDC钻头主体以及连接在PDC钻头主体上部的PDC钻头上体，所述PDC钻头上体的外部隔段分布有多个刀翼，相邻两个刀翼之间均形成排屑槽，所述刀翼的侧边上端均设置有喷嘴，所述刀翼上均分布有PDC复合片齿孔，所述刀翼的外侧下部分均设置有钻头装配保径，所述PDC钻头主体的下端连接有钻头接头。
优选的，所述PDC钻头主体以及PDC钻头上体均设置为42CrMo材料。
优选的，所述刀翼均沿顺时针方向呈曲弯设置，所述刀翼均设置为PDC复合片。
优选的，所述钻头装配保径均为TSP聚晶保径。
一种如上所述的3d打印技术PDC钻头的制造方法，包括以下步骤：
S1：三维建模：确定数据，并在计算机上建立PDC钻头模具的三维模型；
S2：3d打印：将PDC钻头模具的三维模型导入到3d打印控制软件中，3d打印控制软件对三维模型进行分层处理，再进行PDC钻头模具的打印；
S3：烧结装料：利用砂作为烧结材料，通过激光快速成型打印模具，对烧结后的模具进行固化处理，然后在模具中装入制作PDC钻头的材料；
S4：加工成品：待钻头体成型后取出钻头体、钻通PDC复合片齿孔，利用喷砂机去除烧结出来的钻头体身上的掺杂，再打磨修整片窝，最后加工焊接制得钻头成品。
优选的，所述S3中的烧结材料为陶瓷砂或树脂砂的任意一种。
优选的，所述S3中的打印激光功率为40～60W，预热温度为40～85℃，铺砂厚度0.15～0.35mm，扫描速度2500～3500mm/s。
优选的，所述S3中固化处理的温度控制在120～200℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及的3d打印技术PDC钻头强度较高，使用寿命长，可以对井底岩屑清理的更加干净、迅速，从而提高机械转速，提高工程效率；其制造方法相比现有技术的精确度大大提高，实现了省料省时，快速成模，采用3d打印技术相比手工刻模的效率得到很大提高，工期大大缩短，可达到标准要求。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明PDC钻头上体示意图；
图3为本发明中图2的俯视图。
图中：PDC钻头主体1、PDC钻头上体2、刀翼201、喷嘴202、PDC复合片齿孔203、钻头装配保径204、排屑槽205、钻头接头3。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种3d打印技术PDC钻头，包括PDC钻头主体1以及连接在PDC钻头主体1上部的PDC钻头上体2，PDC钻头主体1以及PDC钻头上体2均设置为42CrMo材料，PDC钻头上体2的外部隔段分布有多个刀翼201，刀翼201均沿顺时针方向呈曲弯设置，刀翼201均设置为PDC复合片，相邻两个刀翼201之间均形成排屑槽205，刀翼201的侧边上端均设置有喷嘴202，刀翼201上均分布有PDC复合片齿孔203，刀翼201的外侧下部分均设置有钻头装配保径204，钻头装配保径204均为TSP聚晶保径，PDC钻头主体1的下端连接有钻头接头3。
实施例1：
一种3d打印技术PDC钻头的制造方法，包括以下步骤：
S1：三维建模：确定数据，并在计算机上建立PDC钻头模具的三维模型；
S2：3d打印：将PDC钻头模具的三维模型导入到3d打印控制软件中，3d打印控制软件对三维模型进行分层处理，再进行PDC钻头模具的打印；
S3：烧结装料：利用砂作为烧结材料，通过激光快速成型打印模具，对烧结后的模具进行固化处理，然后在模具中装入制作PDC钻头的材料；
S4：加工成品：待钻头体成型后取出钻头体、钻通PDC复合片齿孔，利用喷砂机去除烧结出来的钻头体身上的掺杂，再打磨修整片窝，最后加工焊接制得钻头成品。
进一步地，S3中的烧结材料为陶瓷砂。
进一步地，S3中的打印激光功率为40W，预热温度为40℃，铺砂厚度0.15mm，扫描速度2500mm/s。
进一步地，S3中固化处理的温度控制在120℃。
实施例2：
一种3d打印技术PDC钻头的制造方法，包括以下步骤：
S1：三维建模：确定数据，并在计算机上建立PDC钻头模具的三维模型；
S2：3d打印：将PDC钻头模具的三维模型导入到3d打印控制软件中，3d打印控制软件对三维模型进行分层处理，再进行PDC钻头模具的打印；
S3：烧结装料：利用砂作为烧结材料，通过激光快速成型打印模具，对烧结后的模具进行固化处理，然后在模具中装入制作PDC钻头的材料；
S4：加工成品：待钻头体成型后取出钻头体、钻通PDC复合片齿孔，利用喷砂机去除烧结出来的钻头体身上的掺杂，再打磨修整片窝，最后加工焊接制得钻头成品。
进一步地，S3中的烧结材料为陶瓷砂。
进一步地，S3中的打印激光功率为50W，预热温度为65℃，铺砂厚度0.25mm，扫描速度3000mm/s。
进一步地，S3中固化处理的温度控制在160℃。
实施例3：
一种3d打印技术PDC钻头的制造方法，包括以下步骤：
S1：三维建模：确定数据，并在计算机上建立PDC钻头模具的三维模型；
S2：3d打印：将PDC钻头模具的三维模型导入到3d打印控制软件中，3d打印控制软件对三维模型进行分层处理，再进行PDC钻头模具的打印；
S3：烧结装料：利用砂作为烧结材料，通过激光快速成型打印模具，对烧结后的模具进行固化处理，然后在模具中装入制作PDC钻头的材料；
S4：加工成品：待钻头体成型后取出钻头体、钻通PDC复合片齿孔，利用喷砂机去除烧结出来的钻头体身上的掺杂，再打磨修整片窝，最后加工焊接制得钻头成品。
进一步地，S3中的烧结材料为树脂砂。
进一步地，S3中的打印激光功率为60W，预热温度为85℃，铺砂厚度0.35mm，扫描速度3500mm/s。
进一步地，S3中固化处理的温度控制在200℃。
以上三组实施例均可作为本发明的实施例，本发明涉及的3d打印技术PDC钻头强度较高，使用寿命长，可以对井底岩屑清理的更加干净、迅速，从而提高机械转速，提高工程效率；其制造方法相比现有技术的精确度大大提高，实现了省料省时，快速成模，采用3d打印技术相比手工刻模的效率得到很大提高，工期大大缩短，可达到标准要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种3d打印技术PDC钻头，包括PDC钻头主体（1）以及连接在PDC钻头主体（1）上部的PDC钻头上体（2），其特征在于：所述PDC钻头上体（2）的外部隔段分布有多个刀翼（201），相邻两个刀翼（201）之间均形成排屑槽（205），所述刀翼（201）的侧边上端均设置有喷嘴（202），所述刀翼（201）上均分布有PDC复合片齿孔（203），所述刀翼（201）的外侧下部分均设置有钻头装配保径（204），所述PDC钻头主体（1）的下端连接有钻头接头（3）。
2.根据权利要求1所述的一种3d打印技术PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头主体（1）以及PDC钻头上体（2）均设置为42CrMo材料。
3.根据权利要求1所述的一种3d打印技术PDC钻头，其特征在于：所述刀翼（201）均沿顺时针方向呈曲弯设置，所述刀翼（201）均设置为PDC复合片。
4.根据权利要求1所述的一种3d打印技术PDC钻头，其特征在于：所述钻头装配保径（204）均为TSP聚晶保径。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的3d打印技术PDC钻头的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：三维建模：确定数据，并在计算机上建立PDC钻头模具的三维模型；
S2：3d打印：将PDC钻头模具的三维模型导入到3d打印控制软件中，3d打印控制软件对三维模型进行分层处理，再进行PDC钻头模具的打印；
S3：烧结装料：利用砂作为烧结材料，通过激光快速成型打印模具，对烧结后的模具进行固化处理，然后在模具中装入制作PDC钻头的材料；
S4：加工成品：待钻头体成型后取出钻头体、钻通PDC复合片齿孔，利用喷砂机去除烧结出来的钻头体身上的掺杂，再打磨修整片窝，最后加工焊接制得钻头成品。
6.根据权利要求5所述的一种3d打印技术PDC钻头的制造方法，其特征在于：所述S3中的烧结材料为陶瓷砂或树脂砂的任意一种。
7.根据权利要求5所述的一种3d打印技术PDC钻头的制造方法，其特征在于：所述S3中的打印激光功率为40～60W，预热温度为40～85℃，铺砂厚度0.15～0.35mm，扫描速度2500～3500mm/s。
8.根据权利要求5所述的一种3d打印技术PDC钻头的制造方法，其特征在于：所述S3中固化处理的温度控制在120～200℃。
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| CN202010371190.3A CN111456641A (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法 |
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ID=71676983
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112876250A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种pdc钻头模具及其制备方法 |
| CN113404435A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-09-17 | 潍坊盛德石油机械制造有限公司 | 一种偏心钻头以及钻探设备 |
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2020
- 2020-05-06 CN CN202010371190.3A patent/CN111456641A/zh active Pending
Cited By (3)
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| CN112876250B (zh) * | 2021-03-26 | 2022-12-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种pdc钻头模具及其制备方法 |
| CN113404435A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-09-17 | 潍坊盛德石油机械制造有限公司 | 一种偏心钻头以及钻探设备 |
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