CN113084719A - 一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺 - Google Patents

一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，包括以下制备步骤：制备磨料块；将重量份原料的磨料块加入到不锈钢反应釜内混合后取出，干燥，冷却；对冷却后的磨料块进行粉碎，筛选，得到粉末状的磨料块；磨料块上料；首先在孔钻基体的底部外壁上涂覆胶液，粉末状的磨料块装入到开口罐内，并位于孔钻基体的下方，磁铁置于孔钻基体的顶端，使得孔钻基体产生磁性；然后，将孔钻基体的底部置于磨料块的上方，使得磨料块以层状形式吸附在孔钻基体的外壁上；将磨料块钎焊到孔钻基体上，从而得到金刚石孔钻本体；本发明使得磨料块以多层形式分布在孔钻上，使得孔钻在使用时具有很高的强度以及使用寿命；且制备工艺简单。

Description

一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺
技术领域
本发明属于钻头技术领域，具体为一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺。
背景技术
钻头其主要作用是破粹岩石、形成井眼和对硬质物体进行打孔。
现有孔钻的多层结构：采用勾缝的方式，在基体上开设有沟槽和缝隙，将金刚石材料焊嵌入到基体上，该制备工艺存在着生产复杂，对基体材质要求较高的问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有孔钻的多层结构：采用勾缝的方式，在基体上开设有沟槽和缝隙，将金刚石材料焊嵌入到基体上，该制备工艺存在着生产复杂，对基体材质要求较高的问题，而提出一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，包括以下制备步骤：
第一步：制备磨料块；将重量份原料的磨料块加入到不锈钢反应釜内混合后取出，置于烘箱中在温度100-120℃的条件下干燥30min，取出在室温下冷却；对冷却后的磨料块进行粉碎，再通过粒度振动筛进行筛选，得到粉末状的磨料块；
第二步：磨料块上料；首先在孔钻基体的底部外壁上涂覆胶液，粉末状的磨料块装入到开口罐内，并位于孔钻基体的下方，磁铁置于孔钻基体的顶端，使得孔钻基体产生磁性；然后，将孔钻基体的底部置于磨料块的上方，使得磨料块以层状形式吸附在孔钻基体的外壁上；
第三步：将磨料块钎焊到孔钻基体上；将吸附有磨料块的孔钻基体移到真空钎焊炉中进行钎焊，从而得到金刚石孔钻本体。
优选的，磨料块由以下重量份原料组成：焊料80-120份、磨料10-30份和粘结剂5-15份。
优选的，焊料为Cr-Ni钎焊粉，磨料为金刚石，粘接剂为PVP-K30；Cr-Ni 钎焊粉的粒径为100-300目，金刚石的粒径为30-50目。
优选的，磨料块由以下重量份原料组成：焊料80-120份、磨料10-30份、粘结剂5-15份和碳化钨粉3-5份，碳化钨粉的粒径为-300目。
优选的，第一步中，干燥的温度为100-120℃，干燥时间为30min。
优选的，第一步中，粉末状的磨料块的粒径为1.5-2.0mm。
优选的，第一步中，不锈钢反应釜的内壁上设置有离型剂。
优选的，第二步中，胶液采用丙烯酸胶体。
优选的，第二步中，磨料块以层状形式吸附在孔钻基体的外壁上为接触面积大朝向孔钻基体的外壁上，接触面积小远离孔钻基体的外壁。
优选的，第三步中，钎焊的温度为900℃-1200℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过制备磨料块、磨料块上料和钎焊的工艺步骤制备得到一种多层钎焊金刚石孔钻，使得磨料块以多层形式分布在孔钻上，当一层磨料块工作损耗完下一层可以接着进行工作，使得孔钻在使用时具有很高的强度以及使用寿命；且制备工艺简单；
本发明的上料机构实现了方便对多组孔钻进行夹持，在夹持固定中，也将通过磁铁板对孔钻进行上磁，从而大大提高了孔钻在磨料块上料时的工作效率。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明中金刚石孔钻本体的剖视图。
图2为本发明中金刚石孔钻本体的结构示意图。
图3为本发明中散热板的结构示意图。
图4为本发明中上料机构的结构示意图。
图5为本发明中基板与滑板连接关系的立体结构示意图。
图中：1、金刚石孔钻本体；2、钻孔基体；3、磨料块；4、安装孔；5、螺栓孔；6、排屑孔；7、导热板；8、导热片；9、散热板；10、散热底板；11、散热片；12、基板；13、电机；14、主动皮带轮；15、从动皮带轮；16、顶板； 17、丝杆；18、第一套管；19、第二套管；20、安装板；21、限位杆；22、连接杆；23、磁铁板；24、滑槽；25、滑轴；26、夹板；27、滑板。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，包括以下制备步骤：
第一步：制备磨料块；磨料块由以下重量份原料组成：焊料80份、磨料10 份和粘结剂5份；焊料为Cr-Ni钎焊粉，磨料为金刚石，粘接剂为PVP-K30； Cr-Ni钎焊粉的粒径为100目，金刚石的粒径为300目；
将重量份原料的磨料块加入到不锈钢反应釜内混合后取出，置于烘箱中在温度100℃的条件下干燥30min，取出在室温下冷却；
对冷却后的磨料块进行粉碎，再通过粒度振动筛进行筛选，得到粒径为 1.5mm粉末状的磨料块；粒度振动筛的筛筒内要设置有两组筛网，而上方筛网的孔径为2.0mm，下方筛网的孔径为1.5mm，从而使得在对磨料块进行筛选时，大于2.0mm的磨料块留在上方筛网上，1.5mm的磨料块在留在两组筛网之间，小于 1.5mm的磨料块从下方筛网排出，从而可以精准快速得到工艺需求的粒径磨料块；不锈钢反应釜的内壁上设置有离型剂，通过离型剂在不锈钢反应釜的内壁上施加一层隔离膜，可以防止磨料块粘着在不锈钢反应釜的内壁上；在烘干过程中，粘接剂熔化将磨料和焊料连接在一起；
第二步：磨料块上料；首先在孔钻基体2的底部外壁上涂覆胶液，粉末状的磨料块装入到开口罐内，并位于孔钻基体2的下方，磁铁置于孔钻基体2的顶端，使得孔钻基体2产生磁性；然后，将孔钻基体2的底部置于磨料块的上方，使得磨料块以层状形式吸附在孔钻基体2的外壁上；胶液采用丙烯酸胶体；
在吸附过程中，磨料块吸附在孔钻基体2的底面外壁上，在磁力吸引下和受磨料块自身形状的影响，使得磨料块的面积大的侧壁吸附在孔钻基体2上，而尖端部分则会指向远离孔钻基体2的侧壁的方向，内圈的磨料块首先在孔钻基体2的侧壁上吸附住，然后，其他的磨料块在内圈磨料块的间隙基础上又形成多层外圈磨料块；吸附结束后，使得孔钻基体2去磁，从而外圈粘接性不好的磨料块和没有位于胶液层的磨料块自动掉落；
第三步：将磨料块钎焊到孔钻基体2上；将吸附有磨料块的孔钻基体2移到真空钎焊炉中，在温度900℃的条件下进行钎焊，从而得到金刚石孔钻本体 1。
实施例2
一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，包括以下制备步骤：
第一步：制备磨料块；磨料块由以下重量份原料组成：焊料100份、磨料20 份和粘结剂10份；焊料为Cr-Ni钎焊粉，磨料为金刚石，粘接剂为PVP-K30； Cr-Ni钎焊粉的粒径为200目，金刚石的粒径为40目；
将重量份原料的磨料块加入到不锈钢反应釜内混合后取出，置于烘箱中在温度110℃的条件下干燥30min，取出在室温下冷却；
对冷却后的磨料块进行粉碎，再通过粒度振动筛进行筛选，得到粒径为 1.8mm粉末状的磨料块；粒度振动筛的筛筒内要设置有两组筛网，而上方筛网的孔径为2.0mm，下方筛网的孔径为1.5mm，从而使得在对磨料块进行筛选时，大于2.0mm的磨料块留在上方筛网上，1.8mm的磨料块在留在两组筛网之间，小于 1.5mm的磨料块从下方筛网排出，从而可以精准快速得到工艺需求的粒径磨料块；不锈钢反应釜的内壁上设置有离型剂，通过离型剂在不锈钢反应釜的内壁上施加一层隔离膜，可以防止磨料块粘着在不锈钢反应釜的内壁上；在烘干过程中，粘接剂熔化将磨料和焊料连接在一起；
第二步：磨料块上料；首先在孔钻基体2的底部外壁上涂覆胶液，粉末状的磨料块装入到开口罐内，并位于孔钻基体2的下方，磁铁置于孔钻基体2的顶端，使得孔钻基体2产生磁性；然后，将孔钻基体2的底部置于磨料块的上方，使得磨料块以层状形式吸附在孔钻基体2的外壁上；胶液采用丙烯酸胶体；
在吸附过程中，磨料块吸附在孔钻基体2的底面外壁上，在磁力吸引下和受磨料块自身形状的影响，使得磨料块的面积大的侧壁吸附在孔钻基体2上，而尖端部分则会指向远离孔钻基体2的侧壁的方向，内圈的磨料块首先在孔钻基体2的侧壁上吸附住，然后，其他的磨料块在内圈磨料块的间隙基础上又形成多层外圈磨料块；吸附结束后，使得孔钻基体2去磁，从而外圈粘接性不好的磨料块和没有位于胶液层的磨料块自动掉落；
第三步：将磨料块钎焊到孔钻基体2上；将吸附有磨料块的孔钻基体2移到真空钎焊炉中，在温度1000℃的条件下进行钎焊，从而得到金刚石孔钻本体 1。
实施例3
一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，包括以下制备步骤：
第一步：制备磨料块；磨料块由以下重量份原料组成：焊料120份、磨料30 份和粘结剂15份；焊料为Cr-Ni钎焊粉，磨料为金刚石，粘接剂为PVP-K30； Cr-Ni钎焊粉的粒径为300目，金刚石的粒径为50目；
将重量份原料的磨料块加入到不锈钢反应釜内混合后取出，置于烘箱中在温度120℃的条件下干燥30min，取出在室温下冷却；
对冷却后的磨料块进行粉碎，再通过粒度振动筛进行筛选，得到粒径为 2.0mm粉末状的磨料块；粒度振动筛的筛筒内要设置有两组筛网，而上方筛网的孔径为2.0mm，下方筛网的孔径为1.5mm，从而使得在对磨料块进行筛选时，大于2.0mm的磨料块留在上方筛网上，2.0mm的磨料块在留在两组筛网之间，小于 1.5mm的磨料块从下方筛网排出，从而可以精准快速得到工艺需求的粒径磨料块；不锈钢反应釜的内壁上设置有离型剂，通过离型剂在不锈钢反应釜的内壁上施加一层隔离膜，可以防止磨料块粘着在不锈钢反应釜的内壁上；在烘干过程中，粘接剂熔化将磨料和焊料连接在一起；
第二步：磨料块上料；首先在孔钻基体2的底部外壁上涂覆胶液，粉末状的磨料块装入到开口罐内，并位于孔钻基体2的下方，磁铁置于孔钻基体2的顶端，使得孔钻基体2产生磁性；然后，将孔钻基体2的底部置于磨料块的上方，使得磨料块以层状形式吸附在孔钻基体2的外壁上；胶液采用丙烯酸胶体；
在吸附过程中，磨料块吸附在孔钻基体2的底面外壁上，在磁力吸引下和受磨料块自身形状的影响，使得磨料块的面积大的侧壁吸附在孔钻基体2上，而尖端部分则会指向远离孔钻基体2的侧壁的方向，内圈的磨料块首先在孔钻基体2的侧壁上吸附住，然后，其他的磨料块在内圈磨料块的间隙基础上又形成多层外圈磨料块；吸附结束后，使得孔钻基体2去磁，从而外圈粘接性不好的磨料块和没有位于胶液层的磨料块自动掉落；
第三步：将磨料块钎焊到孔钻基体2上；将吸附有磨料块的孔钻基体2移到真空钎焊炉中，在温度1200℃的条件下进行钎焊，从而得到金刚石孔钻本体 1。
实施例4
与实施例1-3相比，不同之处在于：磨料块由以下重量份原料组成：焊料80 份、磨料10份、粘结剂5份和碳化钨粉3份，碳化钨粉的粒径为-300目。
实施例5
与实施例1-3相比，不同之处在于：磨料块由以下重量份原料组成：焊料100 份、磨料20份、粘结剂10份和碳化钨粉4份，碳化钨粉的粒径为-300目。
实施例6
与实施例1-3相比，不同之处在于：磨料块由以下重量份原料组成：焊料120 份、磨料30份、粘结剂15份和碳化钨粉5份，碳化钨粉的粒径为-300目。
实施例4-5中，添加碳化钨粉，因为碳化钨粉具有硬化胎体，耐用，成型性好的优点；其中，-300目表示为碳化钨粉能从300目的网孔漏过。
实施例7
请参阅图4-5所示，磨料块上料是通过上料机构进行工作的，上料机构包括基板12、电机13、主动皮带轮14、从动皮带轮15、顶板16、丝杆17、第一套管18、第二套管19、安装板20、限位杆21、弹性杆22、磁铁板23、滑槽 24、滑轴25、夹板26、滑板27；基板12的一侧安装有电机13，电机13的输出端与主动皮带轮14连接，主动皮带轮14通过皮带与从动皮带轮15传动连接，从动皮带轮15套设在丝杆17上，丝杆17转动安装在基板12和顶板16之间，顶板16安装在基板12的上方，丝杆17的上下两侧设置有相反的螺纹，并分别套设有第一套管18和第二套管19，第二套管与滑板27连接，滑板27滑动安装在基板12的正面上，并沿着基板12上下移动，滑板27上对称设置有多组滑槽 24，滑槽24倾斜设置，滑轴25位于滑槽24内，并沿着滑槽24移动，滑轴25 安装在夹板26上，夹板26为U形结构，夹板26一侧的竖直部安装在基板12 的正面，并沿着基板12水平移动，夹板26另一侧的竖直部位于滑板27的正前方；夹板26另一侧的竖直部用于对孔钻进行夹持固定；
第一套管18连接有安装板20，安装板20的两侧滑动设置有限位杆21，限位杆21安装在基板12与顶板16之间，限位杆21对安装板20的上下移动起到限位滑动作用，安装板20的底面通过弹性杆22连接有磁铁板23；磁体板23为了给孔钻上磁；
在第二步中对磨料块上料时，首先将多组孔钻放置在多组夹板26的间隙处，然后，启动电机13工作，通过主动皮带轮14和从动皮带轮15带动丝杆17进行转动，由于丝杆17的上下两侧的螺纹相反，使得滑板27向上移动，使得通过滑轴25沿着滑槽24，带动夹板26相互靠近移动，从而将孔钻夹持固定住，同时，丝杆17会使得安装板20向下移动，安装板20通过弹性杆22带动磁铁板23向下移动，并位于孔钻的顶端上，从而对孔钻进行上磁；所以本发明的上料机构可以同时对多组的孔钻进行上料，同时，也实现了方便对多组孔钻进行夹持，在夹持固定中，也将通过磁铁板23对孔钻进行上磁，从而大大提高了孔钻在磨料块上料时的工作效率。
实施例8
请参阅图1-3所示，金刚石孔钻本体1包括钻孔基体2、磨料块3、连接头；钻孔基体2上顶部中心处设置有连接头，钻孔基体2的顶面上设置有换热件；换热件包括导热板7、导热片8、散热板9；导热板7安装在钻孔基体2的顶面内壁上，散热板9安装在钻孔基体2的顶面外壁上，导热板7与散热板9之间通过导热片8连接；导热片8环形阵列设置有多组，每组导热片8等间距设置；钻孔基体2内设置有与导热片8相适配的安装槽；金刚石孔钻本体1在钻孔工作时会产生热量，然后热量会经过钻孔基体2传递到导热板7内，然后再经过导热板7传送到导热片8上，导热片8将热量传递到散热板9上，从而通过散热板9将金刚石孔钻本体1产生的热量排出，从而对整个金刚石孔钻本体1进行散热降温，很好地解决了金刚石孔钻本体1受热影响使用寿命的问题；
散热板9包括散热底板10、散热片11，散热底板10安装在钻孔基体2的顶面上，散热底板10的顶面上设置有多组散热片11；散热片11为环形结构，多组散热片11的圆心与钻孔基体2顶面的中心相重合；由散热片11和散热底板10组成的散热板9，其中环形散热片11大大提高了散热板9的散热面积，从而提高了散热板9的散热降温效率，进而大大提高了金刚石孔钻本体1的散热效率。
钻孔基体2的底面外壁上设置有磨料块3；磨料块3以层状形式固定在钻孔基体2的外壁上，多层结构的磨料块3的金刚石孔钻本体1具有很好耐磨性能，解决了现有的孔钻的金刚砂刀头在使用的时候，只能通过单层进行打磨使用，这样当单层打磨损坏的时候，从而整体就不能进行二次使用，而且钻头基体强度不高的问题。
连接头的顶面设置有安装孔4，且连接头的中部贯穿设置有螺栓孔5，安装孔4位于螺栓孔5的正上方，通过安装孔4和螺栓孔5，可以方便将金刚石孔钻本体1安装到钻机的输出端处。
钻孔基体2的侧壁上设置有排屑孔6，通过设置排屑孔6，使得金刚石孔钻本体1在钻孔工作时，产生的废屑可以从排屑孔6处自动排出。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于：包括以下制备步骤：
第一步：制备磨料块；将重量份原料的磨料块加入到不锈钢反应釜内混合后取出，置于烘箱中在温度100-120℃的条件下干燥30min，取出在室温下冷却；对冷却后的磨料块进行粉碎，再通过粒度振动筛进行筛选，得到粉末状的磨料块；
第二步：磨料块上料；首先在孔钻基体(2)的底部外壁上涂覆胶液，粉末状的磨料块装入到开口罐内，并位于孔钻基体(2)的下方，磁铁置于孔钻基体(2)的顶端，使得孔钻基体(2)产生磁性；然后，将孔钻基体(2)的底部置于磨料块上方，使得磨料块以层状形式吸附在孔钻基体(2)的外壁上；
第三步：将磨料块钎焊到孔钻基体(2)上；将吸附有磨料块的孔钻基体(2)移到真空钎焊炉中进行钎焊，从而得到金刚石孔钻本体(1)。
2.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，磨料块由以下重量份原料组成：焊料80-120份、磨料10-30份和粘结剂5-15份。
3.根据权利要求2所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，焊料为Cr-Ni钎焊粉，磨料为金刚石，粘接剂为PVP-K30；Cr-Ni钎焊粉的粒径为100-300目，金刚石的粒径为30-50目。
4.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，磨料块由以下重量份原料组成：焊料80-120份、磨料10-30份、粘结剂5-15份和碳化钨粉3-5份，碳化钨粉的粒径为-300目。
5.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，第一步中，干燥的温度为100-120℃，干燥时间为30min。
6.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，第一步中，粉末状的磨料块的粒径为1.5-2.0mm。
7.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，第一步中，不锈钢反应釜的内壁上设置有离型剂。
8.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，第二步中，胶液采用丙烯酸胶体。
9.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，第二步中，磨料块以层状形式吸附在孔钻基体(2)的外壁上为接触面积大朝向孔钻基体(1)的外壁上，接触面积小远离孔钻基体(1)的外壁。
10.根据权利要求1所述的一种多层钎焊金刚石孔钻的生产工艺，其特征在于，第三步中，钎焊的温度为900℃-1200℃。
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