CN204782791U - 一种圆柱形金刚石复合片硬质合金基体 - Google Patents
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Abstract
一种圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，所述的硬质合金基体为圆柱形，硬质合金基体与聚晶金刚石的结合面上设有多组凸起的圆环，每一个凸起圆环的最高点在同一水平面上，其特征在于：每一个圆环的最低点不一样，其中，位于中间圆环的最低点较高，靠边沿的圆环最低点较低，由各个圆环的最低点组合形成一个球形凸起形状的结合面底部结构，且在每一圆环上从中心向外径向开有槽口。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种金刚石复合片产品，具体涉及一种圆柱形金刚石复合片用硬质合金基体，属金刚石复合片制作技术领域。
背景技术：
金刚石复合片（PolycrystallineDiamondCompact,简称PDC）是由金刚石微粉与硬质合金基体在超高压条件下烧结而成的一种层状结构复合超硬材料，采用金刚石复合片作为岩石切削齿的复合片钻头已广泛应用于石油、天然气钻井行业。目前一般金刚石复合片都是采用硬质合金作为基体材料，在硬质合金基体材料的表面将金刚石微粉以聚晶方式复合在硬质合金基体材料的表面上，形成金刚石复合片。
金刚石复合片的质量优劣很大程度上取决于金刚石微粉能否与硬质合金基体材料牢固结合，为了确保金刚石微粉能有效与硬质合金基体材料牢固结合，现在一般都是采用聚晶方式，通过超高压高温条件下烧结而成。但在实际应用中发现，聚晶金刚石与硬质合金基体材料的结合并不是十分理想，经常出现分离或剥离的现象，为了增加结合力，现在多采用非平面结合界面，即将聚晶金刚石与硬质合金基体材料结合面做成异形形状，通过增大结合面积来增强结合力；但目前的金刚石复合片结合界面设计在考虑增大两种材料的接触面积时，没有同时兼顾局部残余应力的集中、金刚石粉末在高压烧结过程中的流动性及高压腔横向压力梯度的改善等因素，因此很有必要对此加以改进。
通过专利检索没发现有与本实用新型相同技术的专利文献报道，与本实用新型有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN201310530290，名称为“一种合成聚晶金刚石复合片的硬质合金基体”的实用新型专利，该专利公开了一种用于合成聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其中，硬质合金基体中用于与金刚石的结合面为弧形面，且弧形面上设置有均匀分布的凸起。本申请中通过将硬质合金基体中与金刚石结合的结合面设置为弧形面，并在弧形面上设置凸起，设置的弧形面一方面增加了金刚石层与硬质合金基体的接触面积，以减小单位接触面上的残余应力，还减小了合成聚晶金刚石复合片过程中的横向压力梯度，从而改善了复合片中的残余热应力分布。
2、专利号为CN201320220994，名称为“一种用于聚晶金刚石复合片的柱状硬质合金基体”的实用新型专利，该专利公开了一种用于聚晶金刚石复合片的柱状硬质合金基体，在基体的上端面设有一个或多个凸起，各凸起为呈同心的环状凸起；上端面边缘有一个或多个环状间隔分布的下沉沟槽，所述下沉沟槽之间是面对称或中心对称，相邻两个突起之间构成环形凹槽。
3、专利号为CN201120149569，名称为“一种人造金刚石复合片用硬质合金基体”的实用新型专利，该专利公开了一种人造金刚石复合片用硬质合金基体，该基体整体呈圆柱形，其一个端面为平面，另一个端面的中间部分为穹形凸台，该穹形凸台的两端分别具有一个V型槽。该实用新型的人造金刚石复合片用硬质合金基体具有特殊槽型结构，从而有效提高该类产品的综合使用性能，并降低其材料消耗。
4、专利号为CN201220551569，名称为“一种人造金刚石球齿复合片用平台型硬质合金基体”的实用新型专利，该专利公开了一种人造金刚石球齿复合片用平台型硬质合金基体，它包括有圆柱形底座和断面为梯形的圆台，所述的断面为梯形的圆台顶部为平台，所述的平台的边缘处向下为大圆弧过渡面，所述的大圆弧过渡面下端连接圆台面的上端。所述的圆台面的下端与小圆弧过渡面上端连接，所述小圆弧过渡面下端与所述圆柱形底座的上端环面连接。该专利利用这种硬质合金基体生产的梯形台齿及与其类似形状齿在内的多种异型人造金刚石球齿复合片，其金刚石层厚度均匀，内在残余应力低，产品质量及稳定性均有显著提高。
上述这些专利虽然都涉及到聚晶金刚石复合片的硬质合金基体改进，但都没有提出如何改进聚晶金刚石与硬质合金基体材料结合时保证中心部位能有效结合的问题，因此仍有待进一步加以改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有聚晶金刚石复合片的硬质合金基体所存在的结合中心部位难以达到要求的不足，提出一种能改善聚晶金刚石与硬质合金基体材料中心部位结合状况的硬质合金基体。
为了达到这一目的，本实用新型提供了一种圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，所述的硬质合金基体为圆柱形，硬质合金基体与聚晶金刚石的结合面上设有多组凸起的圆环，每一个凸起圆环的最高点在同一水平面上，其特点在于，每一个圆环的最低点不一样，其中，位于中间圆环的最低点较高，靠边沿的圆环最低点较低，由各个圆环的最低点组合形成一个球形凸起形状的结合面底部结构，且在每一圆环上从中心向外径向开有槽口。
进一步地，所述的球形凸起形状的结合面底部结构是各个圆环最低点分布在一个直径为基体圆柱直径的2-4倍的球面上。
进一步地，所述的槽口是从硬质合金基体的结合面的圆环上中心呈放射状分布有凹槽。
进一步地，所述的凹槽为“V”形槽，或圆弧槽，或矩形槽，或“U”形槽。
进一步地，所述的凹槽为每一圆环上开有4-8道凹槽，圆周对称分布。
进一步地，所述的凹槽的深度为0.3-1.0mm，最深不超过圆环的最低点。
本实用新型的优点在于：
本实用新型将硬质合金基体结合面做成带有多道圆环凸起的结合面，并在个圆环上开有放射性布置的凹槽，主要有以下特点：
1）硬质合金基体结合面上的多道凸起圆环，增大了与金刚石层的结合面积，从而增加了基体与金刚石层的结合强度。
2）由于将个圆环的最低点做成向外凸起的球形状，有利于增加复合片烧结过程中中部的压力，减小横向压力梯度，提高复合片中部的耐磨性。
3）由于采用了凹槽设计结构，使得复合片在烧结过程中金刚石粉末更容易沿结合面向各方面流动，使得结合面各部分的金刚石粉末压实密度达到一致，增强中心部分的结合力。
4）通过上述对结合面的改进，可以有效降低复合片烧结后的轴向拉应力，避免应力集中，并使得复合片残余应力的分布更为合理，从而提高金刚石复合片的质量。
附图说明
图1是本实用新型结构原理示意图；
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本实用新型。
实施例一
通过附图1-2可以看出，本实用新型涉及一种圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，所述的硬质合金基体为圆柱形，硬质合金基体1与聚晶金刚石的结合面2上设有多组凸起的圆环5，每一个凸起圆环的最高点3在同一水平面（H）上，其特点在于，每一个圆环的最低点4不一样，其中，位于中间圆环的最低点较高，靠边沿的圆环最低点较低，由各个圆环的最低点组合形成一个球形凸起形状的结合面底部结构，且在每一圆环上从中心向外径向开有槽口6。
进一步地，所述的球形凸起形状的结合面底部结构是各个圆环最低点分布在一个直径（R）为基体圆柱直径的2-3倍的球面上。
进一步地，所述的槽口6是从硬质合金基体的结合面的圆环上中心呈放射状分布有凹槽。
进一步地，所述的凹槽6为圆弧槽。
进一步地，所述的凹槽6为每一圆环上开有8道凹槽，圆周对称分布。
进一步地，所述的凹槽6的深度为0.3-1.0mm，最深不超过圆环的最低点。。
实施例二
实施例二的结构与实施例一基本是一样的，一种圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，所述的硬质合金基体为圆柱形，硬质合金基体与聚晶金刚石的结合面上设有多组凸起的圆环，每一个凸起圆环的最高点在同一水平面上，其特点在于，每一个圆环的最低点不一样，其中，位于中间圆环的最低点较高，靠边沿的圆环最低点较低，由各个圆环的最低点组合形成一个球形凸起形状的结合面底部结构，且在每一圆环上从中心向外径向开有槽口。
进一步地，所述的球形凸起形状的结合面底部结构是各个圆环最低点分布在一个直径为基体圆柱直径的3-4倍的球面上。
进一步地，所述的槽口是从硬质合金基体的结合面的圆环上中心呈放射状分布有凹槽。
进一步地，所述的凹槽为“V”形槽。
进一步地，所述的凹槽为每一圆环上开有4道凹槽，圆周对称分布。
进一步地，所述的凹槽的深度为0.3-1.0mm，最深不超过圆环的最低点。。
实施例三
实施例三的结构与实施例一基本是一样的，一种圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，所述的硬质合金基体为圆柱形，硬质合金基体与聚晶金刚石的结合面上设有多组凸起的圆环，每一个凸起圆环的最高点在同一水平面上，其特点在于，每一个圆环的最低点不一样，其中，位于中间圆环的最低点较高，靠边沿的圆环最低点较低，由各个圆环的最低点组合形成一个球形凸起形状的结合面底部结构，且在每一圆环上从中心向外径向开有槽口。
进一步地，所述的球形凸起形状的结合面底部结构是各个圆环最低点分布在一个直径为基体圆柱直径的3倍的球面上。
进一步地，所述的槽口是从硬质合金基体的结合面的圆环上中心呈放射状分布有凹槽。
进一步地，所述的凹槽为矩形槽或“U”形槽。
进一步地，所述的凹槽为每一圆环上开有6道凹槽，圆周对称分布。
进一步地，所述的凹槽的深度为0.3-1.0mm，最深不超过圆环的最低点。。
上述所列实施例，只是结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的优点在于：
本实用新型将硬质合金基体结合面做成带有多道圆环凸起的结合面，并在个圆环上开有放射性布置的凹槽，主要有以下特点：
1）硬质合金基体结合面上的多道凸起圆环，增大了与金刚石层的结合面积，从而增加了基体与金刚石层的结合强度。
2）由于将个圆环的最低点做成向外凸起的球形状，有利于增加复合片烧结过程中中部的压力，减小横向压力梯度，提高复合片中部的耐磨性。
3）由于采用了凹槽设计结构，使得复合片在烧结过程中金刚石粉末更容易沿结合面向各方面流动，使得结合面各部分的金刚石粉末压实密度达到一致，增强中心部分的结合力。
4）通过上述对结合面的改进，可以有效降低复合片烧结后的轴向拉应力，避免应力集中，并使得复合片残余应力的分布更为合理，从而提高金刚石复合片的质量。
Claims (6)
1.一种圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，所述的硬质合金基体为圆柱形，硬质合金基体与聚晶金刚石的结合面上设有多组凸起的圆环，每一个凸起圆环的最高点在同一水平面上，其特征在于：每一个圆环的最低点不一样，其中，位于中间圆环的最低点较高，靠边沿的圆环最低点较低，由各个圆环的最低点组合形成一个球形凸起形状的结合面底部结构，且在每一圆环上从中心向外径向开有槽口。
2.如权利要求1所述的圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，其特征在于：所述的球形凸起形状的结合面底部结构是各个圆环最低点分布在一个直径为基体圆柱直径的2-4倍的球面上。
3.如权利要求1所述的圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，其特征在于：所述的槽口是从硬质合金基体的结合面的圆环上中心呈放射状分布有凹槽。
4.如权利要求3所述的圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，其特征在于：所述的凹槽为“V”形槽，或圆弧槽，或矩形槽，或“U”形槽。
5.如权利要求3所述的圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，其特征在于：所述的凹槽为每一圆环上开有4-8道凹槽，圆周对称分布。
6.如权利要求3所述的圆柱形金刚石复合片硬质合金基体，其特征在于：所述的凹槽的深度为0.3-1.0mm，最深不超过圆环的最低点。
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