CN201326379Y - Pdc钻头的复合齿 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PDC片和镶孕镶块的硬质材料圆柱组成的复合齿，它至少包括厚3－5毫米的PDC片和镶天然和人造金刚石单晶孕镶块或人造金刚石聚晶块的硬质材料圆柱经低温焊接成的复合齿，由于PDC片圆弧顶部后面紧跟着金刚石孕镶块或聚晶块，增加了PDC片圆弧顶部的耐磨性，使复合齿在磨损过程中可以自锐和自磨成类似圆弧的齿形，有利于提高钻速和延长齿的寿命。
Description
技术领域
本实用新型技术涉及一种石油、地质、煤田和矿山等领域钻井用钻头的PDC片和含孕镶块的硬质材料圆柱组成的复合齿，属于机械制造技术领域。
背景技术
目前，石油、地质、煤田和矿山等领域使用的PDC钻头通常有不同抛物线弧形的几个刀片组成，在每个刀片上按一定距离以负前角为10-30°镶焊不同直径的圆柱硬质合金PDC片齿，齿的长度一般在8-14毫米左右，按钻头直径大小和PDC片齿的直径不同镶焊约20-50多个齿不等。这些负前角齿的锋利圆弧部分用来切削岩石，像一个多刃铣刀钻头一样工作。
PDC片齿的磨损首先从圆弧顶部开始，随后就逐渐将圆弧磨平。这时，齿底和岩石的接触面积大幅度的增加，钻速会不断下降，尤其是磨损性差的PDC片齿，钻速下降幅度更快。如何减缓PDC片齿圆弧顶部的磨损速度，增加该部位的耐磨性，并使PDC片齿在磨损过程中保持类似圆弧的形状，以减少PDC片齿和井底岩石的接触面积，以利于提高钻速，延长钻头的使用寿命，这是目前国内外各钻头公司急待研究解决的课题。
实用新型内容
本实用新型技术的目的在于针对现有技术不足，提供一种增加PDC片齿圆弧顶部的耐磨性和它在磨损过程中能自磨成类似圆弧的PDC片和镶孕镶块的硬质材料圆柱组成的复合齿。该齿由PDC片和镶孕镶块或人造金刚石聚晶块的硬质材料圆柱经低温焊接复合而成，其中孕镶块的一个侧面贴住PDC片背面，孕镶块的弧形顶面与PDC片的外围弧形一致并前后排列在齿的侧面上，孕镶块的其它面被硬质材料圆柱包围。这种复合齿是由厚3-5毫米不同直径的PDC片通过低温焊接将相同直径的镶孕镶块的长6-12毫米硬质材料圆柱焊在一起。硬质材料圆柱的孕镶块是由天然金刚石和人造金刚石单晶混合，经过粉末冶金热压烧结成的，其形状为厚2-8毫米的长方形孕镶块(长方形长和宽有具体齿的大小来定)，也可以用厚2-8毫米的同尺寸的长方形人造金刚石聚晶块。长6-12毫米的硬质材料圆柱是通过粉末冶金热压和烧结法将长方形金刚石孕镶块或人造金刚石聚晶块与硬质材料圆柱基体压制在一起，经整形加工而成。硬质材料圆柱基体的主要成份为不同比例的碳化钨、铸造碳化钨、钴、镍、铁、锰和663青铜粉等金属组成。热压成形后圆柱体的基体硬度和耐磨性比PDC片齿上的硬质合金要低，具体可根据所钻岩石的研磨性作适当调整，以保证复合齿能达到自锐和自磨成类似圆弧的效果。
综上所述，本实用新型技术具有如下优点：
本实用新型提供一种PDC片和镶孕镶块的硬质材料圆柱复合齿，其优点在于这种圆柱组成的复合齿圆弧顶部由于PDC片圆弧顶部后增加了厚2-8毫米的长方形天然金刚石单晶热压孕镶块或人造金刚石聚晶块，从而加强了PDC片圆弧顶部的耐磨性，同时PDC片顶部圆弧二侧后面没有孕镶块和聚晶块，所以二侧复合片磨损得快，使复合齿圆弧顶部自磨成类似于圆弧的齿形，可以减少复合齿和井底岩石的接触面积，有利于提高钻速和延长钻头寿命。
本实用新型技术提供一种PDC片和镶孕镶块的硬质材料圆柱组成的复合齿，其优点在于这种复合齿的制造工艺比较简单，将PDC片和镶孕镶块或人造金刚石聚晶块的硬质材料圆柱用低温焊接在一起，硬质材料圆柱基体性能和金刚石孕镶块或聚晶块的尺寸可以根据钻头上复合齿大小和岩石研磨性的高低随时调整，以达到最佳效果。
附图说明
图1为PDC片和镶金刚石孕镶块或人造金刚石聚晶块的硬质材料圆柱复合齿结构示意图。
图2为长方形金刚石孕镶块或人造金刚石聚晶块的外形示意图。
图3为PDC片和镶孕镶块或人造金刚石聚晶块的硬质材料圆柱组成的复合齿磨损后切削齿和岩石的接触面积示意图。
图4为普通PDC齿磨损后切削齿和岩石的接触面积示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步地详细说明。
如图1所示为本实用新型的PDC片和镶金刚石孕镶块或镶人造金刚石聚晶块的硬质材料圆柱组成的复合齿结构示意图。它由PDC片1、金刚石孕镶块或人造金刚石聚晶块2和硬质材料圆柱3组成。如图2所示中金刚石孕镶块是有天然和人造金刚石混合经热压成，厚2-8毫米的长方形孕镶块或人造金刚石聚晶块的其它尺寸根据钻头要求复合齿的尺寸来定，硬质材料圆柱3将压好的金刚石孕镶块或人造金刚石聚晶块2加上不同金属粉末再用热压或烧结法制成镶金刚石孕镶块或人造金刚石聚晶块的硬质材料圆柱体，然后将制造好的硬质材料圆柱体3，经整形后，用低温焊接法与PDC片1焊在一起，组成圆柱复合齿，能起到加强复合齿圆弧顶部耐磨的作用，使齿具有自锐和自磨成类似圆弧的外形，以减少在磨损过程中齿与岩石的接触面积，如图3和图4所示，有利于提高钻速和延长钻头寿命的作用。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权力要求范围当中。
Claims (2)
1.一种PDC钻头复合齿，其特征在于该齿由PDC片和镶孕镶块或人造金刚石聚晶块的硬质材料圆柱经低温焊接复合而成，其中孕镶块的一个侧面贴住PDC片背面，孕镶块的弧形顶面与PDC片的外围弧形一致并前后排列在齿的侧面上，孕镶块的其它面被硬质材料圆柱包围。
2.根据权利要求1所述的PDC钻头复合齿，其特征在于，PDC片的厚度为3-5毫米，孕镶块的厚度为2-8毫米。
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2009
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