CN201513124U - 犁削型金刚石复合片钻齿 - Google Patents

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Abstract

本实用新型为一种犁削型金刚石复合片钻齿，由金刚石层和硬质合金基体组成，所述金刚石层的前端面为曲面，该曲面由一个脊柱面和位于脊柱面两侧的两个后倾的侧翼面组成。本实用新型可以明显改进金刚石复合片钻齿的破岩效率，大大提高钻头的钻进速度。

Description

犁削型金刚石复合片钻齿
技术领域
本实用新型属于超硬材料制造领域，具体涉及一种用于金刚石复合片钻头(简称PDC钻头)的钻齿。
背景技术
金刚石复合片是将金刚石粉末添加一定的结合剂与硬质合金基体组装在一起后，在专用金刚石液压机上在超高压高温条件下烧结制得。它由一层多晶金刚石层和硬质合金基体构成。由于多晶金刚石层硬度高、耐磨性好，加上硬质合金基体的良好韧性和可焊性，使其在石油钻探、地质钻探及煤田开采应用中得到广泛应用。
目前PDC钻头中金刚石复合片钻齿的金刚石前端面都是平面。平端面金刚石复合片钻齿在钻削岩石时的工作机理是“刮削岩石表面”。该结构不利于岩石屑的迅速排开，钻齿前进的阻力较大。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有金刚石复合片钻齿存在的上述问题，提供一种可提高钻齿的工作效率的犁削型金刚石复合片钻齿。
本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型由金刚石层和硬质合金基体组成，所述金刚石层的前端面为曲面，该曲面由一个脊柱面和位于脊柱面两侧的两个后倾的侧翼面组成。
本实用新型中所述脊柱面为平面或圆弧面。所述侧翼面为平面，或圆弧面，或由多个不同曲率的小曲面形成的组合形状。
本实用新型的技术效果在于：本实用新型通过将金刚石复合片钻齿的金刚石端面由平面改为曲面，从而实现将“刮削”改为“犁切工作机理”，金刚石端面上的“脊柱面”长度方向指向岩石面，“脊柱面”两侧的侧翼面如同犁面向后倾斜一定角度，该结构有利于岩石屑的迅速排开，减低钻齿前进的阻力；近似拱形的结构使钻齿的整体抗冲击能力大为提高。本实用新型可以明显改进金刚石复合片钻齿的破岩效率，大大提高钻头的钻进速度。
附图说明
图1至图4分别是实施例一的立体图、主视图、侧视图、俯视图。
图5至图8分别是实施例二的立体图、主视图、侧视图、俯视图。
图9至图12分别是实施例三的立体图、主视图、侧视图、俯视图。
具体实施方式
参见图1至图4，实施例一的金刚石复合片钻齿由一层多晶金刚石层101和圆柱体硬质合金基体102组成，金刚石层101的前端面为曲面，该曲面由一个脊柱面103和位于脊柱面103两侧的两个后倾的侧翼面104组成，实施例一中脊柱面103为弧面，两侧翼面104均为平面。实施例一的金刚石复合片钻齿的直径为19.05毫米，脊柱面103的宽度为2.2毫米，曲率半径R为4.6毫米，两侧翼面104的后倾角α角为14°角。
参见图5至图8，实施例二的金刚石复合片钻齿由一层多晶金刚石层201和圆柱体硬质合金基体202组成，金刚石层201的前端面为曲面，该曲面由一个脊柱面203和位于脊柱面203两侧的两个后倾的侧翼面204组成，实施例二中脊柱面203为平面，两侧翼面204也均为平面，金刚石复合片钻齿的直径为19.05毫米，脊柱面203的宽度为2.2毫米，两侧翼面204的后倾角为14°角。
参见图9至图12，实施例三的金刚石复合片钻齿由一层多晶金刚石层301和圆柱体硬质合金基体302组成，金刚石层301的前端面为曲面，该曲面由一个脊柱面303和位于脊柱面303两侧的两个后倾的侧翼面304组成，实施例三中脊柱面303为弧面，每个侧翼面304为复合侧翼面，是由平面和边缘的圆弧面305构成，金刚石复合片钻齿的直径为19.05毫米，脊柱面303的寛度为2毫米，其曲率半径为5毫米，侧翼面304中平面的后倾角为13°角，外边缘的圆弧面305其宽度为0.5毫米，曲率半径为0.62毫米。
本实用新型中侧翼面还可以是由多个不同曲率的小曲面形成的组合形状。
本实用新型中脊柱面的宽度一般是金刚石复合片钻齿直径的2％到40％，侧翼面的后倾角为2°-45°。应根据岩层性质的不同，选择最佳的脊柱面宽度和两侧翼面的后倾角。本实用新型中侧翼面的后倾角是指侧翼面相对于脊柱面往后倾斜的角度，“后”是相对钻齿前进方向而言。
本实用新型中金刚石层和硬质合金基体在超高压高温条件下烧结而成，然后对金刚石层的端面进行加工成所需形状。

Claims (5)

1.一种犁削型金刚石复合片钻齿，由金刚石层和硬质合金基体组成，其特征在于：所述金刚石层的前端面为曲面，该曲面由一个脊柱面和位于脊柱面两侧的两个后倾的侧翼面组成。
2.根据权利要求1所述的犁削型金刚石复合片钻齿，其特征在于：所述脊柱面为平面或圆弧面。
3.根据权利要求1或2所述的犁削型金刚石复合片钻齿，其特征在于：所述侧翼面为平面，或圆弧面，或由多个不同曲率的小曲面形成的组合形状。
4.根据权利要求1或2所述的犁削型金刚石复合片钻齿，其特征在于：所述脊柱面的宽度是金刚石复合片钻齿直径的2％到40％。
5.根据权利要求1或2所述的犁削型金刚石复合片钻齿，其特征在于：所述侧翼面的后倾角为2°-45°。
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