CN203321326U - 一种pdc钻头钢芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PDC钻头钢芯，属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备技术领域。本实用新型的PDC钻头钢芯，包括钢芯基体和若干插块，所述插块倾斜地均布于钢芯基体的口部外壁上，所述钢芯基体的口部外壁以及插块上与钢芯基体贴合的面均设为凹凸的轮廓面。本实用新型的PDC钻头钢芯，提高了胎体钻头的韧性，提高钻头抗冲击性能；增加钢芯和碳化钨的接触面积，有利于提高胎体钻头的烧结强度，降低了碳化钨和各种稀有金属使用量，从而降低钻头的生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备技术领域，具体地涉及一种PDC钻头钢芯，它是胎体PDC钻头的重要组成部件。
背景技术
PDC钻头其刃口能自锐，在钻压作用下能自锐的切入地层，在扭矩作用下向前移动剪切岩石，充分利用了岩石剪切强度低的弱点， PDC钻头的切屑形成过程，切削层首先产生弹性变形，经过切削层滑移和切削层离开切削齿等阶段而完成切削。
从PDC钻头的本体的材料和制造工艺区分，可以分为钢体钻头和胎体钻头。其中胎体钻头的本体是用铸造碳化钨粉和浸渍金属烧结而成，将聚晶金刚石复合片直接钎焊在钻头的本体上；钢体钻头的本体是由合金钢的毛坯进过机械加工而成，将聚晶金刚石复合片镶嵌或者钎焊在钢体内。目前在难钻和复杂地层一般都使用胎体钻头，胎体钻头相比于钢体钻头更加耐磨，抗冲击性能强。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种PDC钻头钢芯，提高了胎体钻头的韧性，提高钻头抗冲击性能，同时增加钢芯和碳化钨的接触面积，有利于提高胎体钻头的烧结强度，降低了碳化钨和各种稀有金属使用量，从而降低钻头的生产成本。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型的PDC钻头钢芯，包括钢芯基体和若干插块，所述插块倾斜地均布于钢芯基体的口部外壁上，所述钢芯基体的口部外壁以及插块上与钢芯基体贴合的面均设为凹凸的轮廓面。
由于采用了上述结构，使得该钻头钢芯具有如下特性：较高的硬度，以防止金刚石在工作移位；良好的冲击韧性，能够承载较大的冲击和载荷；导热性好，线膨胀系数和金刚石的线膨胀系数接近；易成形，能够满足胎体形成各种所需的形状。插块通过焊接的方式连接到钢芯基体上的，插块的使用能够提高每个刀翼的强度和韧性，提高钻头的抗冲击能力和刚性；所述钢芯基体的口部外壁以及插块上与钢芯基体贴合的面均设为凹凸的轮廓面，使得插块与钢芯基体的贴合面为凹凸的轮廓面，从而增加整个钢芯和碳化钨的接触面积，在一定程度上可以提高胎体钻头的烧结强度；钢芯的使用为胎体提供必要的骨架和刚性，同时还减少了碳化钨和各种稀有金属的量，降低了胎体钻头的制造成本；
本实用新型的PDC钻头钢芯，所述轮廓面呈波浪形或齿形结构。
由于采用了上述结构，可根据实际需要选择波浪形轮廓面或者矩形、梯形三角形等多种结构形式的齿形轮廓面，增加钢芯和碳化钨的接触面积，有利于提高胎体钻头的烧结强度，降低了碳化钨和各种稀有金属使用量，从而降低钻头的生产成本。
本实用新型的PDC钻头钢芯，所述插块上设有圆形、椭圆形、多边形或异形的通孔。
由于采用了上述结构，插块上的通孔为圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形等多边形或者半圆形通孔，甚至可以采用不规则的异形通孔，使得插块具有良好的冲击韧性，能够承载较大的冲击和载荷。
本实用新型的PDC钻头钢芯，所述钢芯基体口部设有若干破口，其中所述破口位于相邻两个插块之间。
由于采用了上述结构，破口的数量与插块的数量相对，且破口位于相邻两个插块之间，在钢芯基体上开有和刀翼数目相同的坡口，其作用是给钢芯在烧结胎体过程中的热变形预留的空间，防止钢芯基体在烧结过程中出现的热变形和热扭曲，从而影响钻头的韧性和刚度。
本实用新型的PDC钻头钢芯，所述插块和/或钢芯基体采用20号钢制成。
由于采用了上述结构，其中插块、钢芯或者插块与钢芯基体分别采用20号钢，从而达到地降低了成本，且便于焊接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、 本实用新型的PDC钻头钢芯，提高了胎体钻头的韧性，提高钻头抗冲击性能；
2、 本实用新型的PDC钻头钢芯，增加钢芯和碳化钨的接触面积，有利于提高胎体钻头的烧结强度，降低了碳化钨和各种稀有金属使用量，从而降低钻头的生产成本。
附图说明
图1是本实用新型的PDC钻头钢芯的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中多种插块的结构示意图。
图中标记：1-插块、2-钢芯基体、3-轮廓面、4-通孔、5-破口。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1、图2和图3所示，本实用新型的PDC钻头钢芯，包括钢芯基体2和若干插块1，所述插块1倾斜地均布于钢芯基体2的口部外壁上，其特征在于：所述钢芯基体2的口部外壁以及插块1上与钢芯基体2贴合的面均设为凹凸的轮廓面3，所述轮廓面3呈波浪形或齿形结构，其中齿形结构可以为矩形、梯形或者三角形等多种结构，主要用于增加钢芯和碳化钨的接触面积，有利于提高胎体钻头的烧结强度，降低了碳化钨和各种稀有金属使用量，从而降低钻头的生产成本。其中在所述插块1上设有圆形、椭圆形、多边形（三角形、四边形、五边形等）、半圆形或不规则的异形的通孔4，可根据实际需要设定。在所述钢芯基体2口部设有若干破口5，破口5的个数与插块1的个数相对应，其中所述破口5位于相邻两个插块1之间。本实用新型中，所述插块1、钢芯基体2或者插块1与钢芯基体2二者采用20号钢制成。胎体PDC钻头本体是将钻头钢芯、碳化钨粉末和各种金属在烧结炉中烧结而成，钻头本体与接头是通过螺纹和焊接的方式连接到一起。
本实用新型的PDC钻头钢芯，插块的使用能够提高每个刀翼的强度和韧性，提高钻头的抗冲击能力和刚性；在插块上打上不同形状的小孔，其形状有圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形等等，插块和钢芯基体的外部轮廓都为波浪形的凹凸面，这样有益于增加整个钢芯和碳化钨的接触面积，在一定程度上可以提高胎体钻头的烧结强度；钢芯的使用为胎体提供必要的骨架和刚性，同时还减少了碳化钨和各种稀有金属的量，降低了胎体钻头的制造成本；在钢芯基体上开有和刀翼数目相同的坡口，留有这样的坡口的作用是给钢芯在烧结胎体过程中的热变形预留的空间，防止钢芯基体在烧结过程中出现的热变形和热扭曲，从而影响钻头的韧性和刚度。且本实用新型的PDC钻头钢芯，具有较高的硬度，以防止金刚石在工作移位；具有良好的冲击韧性，能够承载较大的冲击和载荷；具有导热性好，线膨胀系数和金刚石的线膨胀系数接近；具有易成形的特性，能够满足胎体形成各种所需的形状。该实用新型的PDC钻头钢芯，提高了胎体钻头的韧性，提高钻头抗冲击性能，同时增加钢芯和碳化钨的接触面积，有利于提高胎体钻头的烧结强度，降低了碳化钨和各种稀有金属使用量，从而降低钻头的生产成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种PDC钻头钢芯，包括钢芯基体（2）和若干插块（1），所述插块（1）倾斜地均布于钢芯基体（2）的口部外壁上，其特征在于：所述钢芯基体（2）的口部外壁以及插块（1）上与钢芯基体（2）贴合的面均设为凹凸的轮廓面（3）。
2.如权利要求1所述PDC钻头钢芯，其特征在于：所述轮廓面（3）呈波浪形或齿形结构。
3.如权利要求1或2所述的PDC钻头钢芯，其特征在于：所述插块（1）上设有圆形、椭圆形、多边形或异形的通孔（4）。
4.如权利要求3所述的PDC钻头钢芯，其特征在于：所述钢芯基体（2）口部设有若干破口（5），其中所述破口（5）位于相邻两个插块（1）之间。
5.如权利要求1或2或4所述的PDC钻头钢芯，其特征在于：所述插块（1）和/或钢芯基体（2）采用20号钢制成。
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|---|---|---|---|---|
| CN105545214A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-05-04 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 主副底喷型激光焊接金刚石钻头及其制造方法 |
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| CN105545214B (zh) * | 2016-02-03 | 2017-11-03 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 主副底喷型激光焊接金刚石钻头及其制造方法 |
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