CN1252369C - 金刚石－硬质合金复合式取芯钻头及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金刚石取芯钻头及其制备工艺。金刚石-硬质合金复合式取芯钻头，它包括钢体(1)、金刚石孕镶体(3)，钢体(1)与金刚石孕镶体(3)之间由焊接层(2)相连接，金刚石孕镶体(3)上开有水口(4)，水口与水口之间为工作体，其特征是所述的工作体上插有硬质合金棒(5)，工作体的横截面上按每平方厘米设置5-10根硬质合金棒(5)。本发明钻头寿命平均20米以上，时效2米以上。

Description

金刚石—硬质合金复合式取芯钻头及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种金刚石取芯钻头及其制备工艺，具体地讲涉及用于卵砾石地层或硬、脆、碎地层或破碎地层钻探的金刚石—硬质合金复合式取芯钻头及其制备工艺。

背景技术

卵砾石地层，硬、脆、碎地层是钻探届的难题。由于卵砾石地层钻进时，多采用泥浆护壁，而常规的金刚石钻头钻进时，金刚石出刃小，钻头与钻孔环状间隙小，钻头水口、水槽面积小，钻头易烧钻，钻头钢体易被磨穿。常规的合金钻头钻进时，合金在孔底工作时极易崩断。因此，一般钻头在此类地层钻进时效率低，钻头寿命短，成本高。金刚石钻头采用镶焊法，一般是先加工钻头钢体，然后进行合金齿的镶焊；金刚石钻头目前国内主要有两种方法生产：电镀法和热压法。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种钻头寿命长、时效高，并可降低钻进成本的金刚石—硬质合金复合式取芯钻头及其制备工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：金刚石—硬质合金复合式取芯钻头，它包括钢体1、金刚石孕镶体3，钢体1与金刚石孕镶体3之间由焊接层2相连接，金刚石孕镶体3上开有水口4，水口与水口之间为工作体，其特征是所述的工作体上插有硬质合金棒5，工作体的横截面上按每平方厘米设置5-10根硬质合金棒5。

所述的金刚石孕镶体3的底出刃为0.5-1.5mm，外出刃为5-10mm，内出刃为2-4mm，水口面积占底唇面积的4060％。

金刚石—硬质合金复合式取芯钻头的制备工艺，其特征是按如下步骤实现：

1)、在模具内先装水口料，后装金刚石与粉末的混合料；

2)、在工作体粉末中插入硬质合金棒；

3)、装焊接层粉料；

4)、插入钢体；

5)、放入中频炉待烧；

6)、加热，温度升至720-780℃时，加全压12-18Mpa的1/3压力；

7)、温度升至8501000℃时，升温速度：100-200℃/min；加全压12-18Mpa，保温保压时间2-5分种；

8)、停止加热，冷却；

9)、待温度降至680-720℃时，停止压力；出炉冷却。

本发明采用上述结构，钻头工作层中有硬质合金棒和金刚石，在钻进卵砾石地层时，硬质合金棒可提高钻头的抗崩能力，并能为金刚石切削岩石创造较好的平衡条件，使金刚石免受冲击载荷。一般在这种地层钻进，钻头消耗非常快，针状硬质合金棒的存在可起硬支作用，减慢金刚石的换层速度，从而提高钻头的寿命。钻头的底出刃为0.5-1.5mm，外出刃为5-10mm，内出刃为2-4mm，水口面积占底唇面积的40-60％，水口面积大，从而有效地避免了烧钻、钢体磨穿和钻齿崩断的现象。

本发明钻头寿命平均20米以上，时效2米以上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(右半部为1/4剖视)

图2为本发明的金刚石孕镶体的俯视部分截面示意图

其中1-钢体、2-焊接层、3-金刚石孕镶体、4-水口、5-硬质合金棒。

具体实施方式

参照图1、图2，金刚石—硬质合金复合式取芯钻头，它包括钢体1、金刚石孕镶体3，钢体1与金刚石孕镶体3之间由焊接层2相连接，金刚石孕镶体3上开有水口4，水口与水口之间为工作体，所述的工作体上插有硬质合金棒5，工作体的横截面上按每平方厘米设置5-10根硬质合金棒5。

所述的金刚石孕镶体3的金刚石：JR4，粒度60/70、70/80，浓度60-100％。

所述的金刚石孕镶体3的底出刃为0.5-1.5mm，外出刃为5-10mm，内出刃为2-4mm，水口面积占底唇面积的40-60％。

所述的硬质合金棒5垂直于工作层。

所述的硬质合金棒5：牌号YG6或YG8；规格为Ф2mm-Ф3mm，长度8-15mm。

所述的焊接层2的配方：WC：1-10％，Ni：5-15％，Fe：20-50％，Mn：2-10％，90Cu：20-50％；

金刚石—硬质合金复合式取芯钻头的制备工艺，按如下步骤实现：

1)、清洁石墨模具，配模，注意钻头钢体与石墨内、外模的配合间隙；在模具内先装水口料，后装金刚石与粉末的混合料；

2)、在工作体粉末中插入硬质合金棒；

3)、装焊接层粉料；

4)、插入钢体；

5)、放入中频炉待烧；

6)、加热，温度升至720-780℃时，加全压12-18Mpa的1/3压力；

7)、温度升至850-1000℃时，升温速度：100200℃/min；加全压12-18Mpa，保温保压时间2-5分种；

8)、停止加热，冷却；

9)、待温度降至680-720℃时，停止压力；出炉冷却。

Claims (3)

1、金刚石—硬质合金复合式取芯钻头，它包括钢体(1)、金刚石孕镶体(3)，钢体(1)与金刚石孕镶体(3)之间由焊接层(2)相连接，金刚石孕镶体(3)上开有水口(4)，水口与水口之间为工作体，其特征是所述的工作体上插有硬质合金棒(5)，工作体的横截面上按每平方厘米设置5-10根硬质合金棒(5)。

2、根据权利要求1所述的金刚石—硬质合金复合式取芯钻头，其特征是所述的金刚石孕镶体(3)的底出刃为0.5-1.5mm，外出刃为5-10mm，内出刃为2-4mm，水口面积占底唇面积的40-60％。

3、金刚石—硬质合金复合式取芯钻头的制备工艺，其特征是按如下步骤实现：

1)、在模具内先装水口料，后装金刚石与粉末的混合料；

2)、在工作体粉末中插入硬质合金棒；

3)、装焊接层粉料；

4)、插入钢体；

5)、放入中频炉待烧；

6)、加热，温度升至720-780℃时，加全压12-18Mpa的1/3压力；

7)、温度升至850-1000℃时，升温速度：100-200℃/min；加全压12-18Mpa，保温保压时间2-5分种；

8)、停止加热，冷却；

9)、待温度降至680-720℃时，停止压力；出炉冷却。