CN202215151U - 一种聚晶金刚石复合片与硬质合金非平面结合的加强齿 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种聚晶金刚石复合片与硬质合金非平面结合的加强齿，该加强齿由聚晶金刚石复合片和硬质合金基体在高温高压下压制而成，该加强齿内部呈非平面啮合结构，由聚晶金刚石复合片构成上层的圆柱形区和下层呈V形的异形区组成，所述异形区由两个互成120°夹角的平面构成，所述非平面啮合结构为聚晶金刚石复合片上有至少9个半球体与硬质合金基体上对应的球坑形成相互啮合的封闭面。本实用新型由于存在由两个互成120°夹角的平面组成的异形区，具有较高的抗剪能力，其半球体与球坑的啮合也增强了两种材料的结合力，阻止聚晶金刚石复合片从硬质合金基体上剥离，延长了使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超硬材料领域，尤其涉及石油钻探领域用于单牙轮钻头的一种异形聚晶金刚石复合片与硬质合金非平面结合的加强齿。
背景技术
聚晶金刚石具有高耐磨、高硬度等特性，已广泛应用于金属切削刀具中。聚晶金刚石复合片是在高温高压下将金刚石微粉和触媒剂(钴或硅)以及碳化钨烧结而成。聚晶金刚石薄层为切削岩石的工作层，并与起支撑作用的碳化钨基体牢固相连。在钻井过程中，由于单牙轮钻头主要以滚压、扭切方式破岩，牙齿在井底受到120°范围内的载荷，其大小和方向是随时变化的，平面结合的复合齿在受到这种变载荷后，易造成聚晶金刚石复合片从硬质合金基体上剥离，极大地减少了复合片的使用寿命，这种剥离通常出现在聚晶金刚石层与硬质合金层的结合面上。
复合片由于内部残余应力和热磨损，以及聚晶金刚石层和硬质合金层的结合力较小造成的失效，解决方法通常是在硬质合金表面刻槽或改变复合片的外形和结构比例，提高复合片自身的性能。而聚晶金刚石层在切削过程中的剥落，则是由于受到剪切应力后，将复合片与硬质合金基体分离，使切削齿的使用寿命大幅减少。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片与硬质合金非平面结合的加强齿，可有效改善单牙轮钻头牙齿变角度/变载荷切削岩石而导致的聚晶金刚石层剥离，使聚晶金刚石复合片切削齿具有高抗剪能力，极大地延长其使用寿命。
为实现以上技术目的，本实用新型提供以下技术方案。
本实用新型由聚晶金刚石复合片和硬质合金基体在高温高压下压制而成，所形成的圆柱形切削齿内部呈非平面的结构。
一种聚晶金刚石复合片与硬质合金非平面结合的加强齿，由聚晶金刚石复合片和硬质合金基体在高温高压下压制而成，其特点在于，该加强齿内部呈非平面啮合结构，由聚晶金刚石复合片构成上层的圆柱形区和下层呈V形的异形区组成，所述异形区由两个互成120°夹角的平面构成，所述非平面啮合结构为聚晶金刚石复合片上有至少9个半球体与硬质合金基体上对应的球坑形成相互啮合的封闭面。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本聚晶金刚石复合片与硬质合金非平面结合的加强齿，由于聚晶金刚石层下端呈“V”形的两个平面，在单牙轮钻头切削齿工作中，切削刃上的变载荷，转化为互成120°夹角的异形平面上的正向和切向载荷，使切削齿具有高抗剪能力，极大地减小了使复合片剥离的剪切力。同时，半球体与球坑的啮合也在一定程度上增强了两种材料的结合力，进一步增强聚晶金刚石复合片切削齿的抗剪能力，阻止复合片从硬质合金基体上的剥离，大大延长了复合片的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的结构图。
图2为本实用新型聚晶金刚石复合片的结构图。
图3为本实用新型硬质合金基体的结构图。
图4为本实用新型的结构尺寸图。
图中：1、聚晶金刚石复合片，2、硬质合金基体，3、圆柱形区，4、异形区，5、半球体，6、球坑。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
参看图1、图2、图3，一种聚晶金刚石复合片与硬质合金非平面结合的加强齿，由聚晶金刚石复合片1和硬质合金基体2在高温高压下压制而成，该加强齿内部呈非平面啮合结构，由聚晶金刚石复合片构成上层的圆柱形区3和下层呈V形的异形区4组成，所述异形区由两个互成120°夹角的平面构成，所述非平面啮合结构为聚晶金刚石复合片上有至少9个半球体5与硬质合金基体上对应的球坑6形成相互啮合的封闭面。
参看图4，异形区4上下平面距离为Hmm；上部以加强齿柱轴线与结合面中心的交点为圆心，在结合面上形成120°的圆弧区；下层镶嵌于硬质合金基体2中，距加强齿柱外表面的距离为Lmm，与上部的圆弧同轴线的点为中心的120°的圆弧。复合片上的半球体与硬质合金基体上的球坑形成相互啮合的封闭面。在聚晶金刚石复合片1与硬质合金基体2的结合面上，分布有至少9个直径为Φmm的半球体5与球坑6啮合；半球体与球坑以等边三角形分布。V形平面夹角的大小、球体与球坑的直径、数目和布置形式可根据需要调整，所有具体尺寸，如异形区4上下平面距离Hmm、距加强齿柱外表面的距离Lmm，均随齿的大小而有所变化。
Claims (2)
1.一种聚晶金刚石复合片与硬质合金非平面结合的加强齿，由聚晶金刚石复合片(1)和硬质合金基体(2)组成，其特征在于，该加强齿内部呈非平面啮合结构，由聚晶金刚石复合片构成上层的圆柱形区(3)和下层呈V形的异形区(4)组成，所述异形区由两个互成120°夹角的平面构成，所述非平面啮合结构为聚晶金刚石复合片上有至少9个半球体(5)与硬质合金基体上对应的球坑(6)形成相互啮合的封闭面。
2.如权利要求1所述的加强齿，其特征在于，所述聚晶金刚石复合片上的半球体(5)与硬质合金基体上对应的球坑(6)以等边三角形分布。
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