CN204827450U - 钢盔形聚晶金刚石截齿 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种钢盔形聚晶金刚石截齿，由硬质合金基体和聚晶金刚石层组成；所述硬质合金基体包括圆柱形的基体底部、圆台形的基体腹部和钢盔形的基体头部；圆台形的基体腹部的下部与圆柱形的基体底部的上部相接，圆台形的基体腹部的上部与钢盔形的基体头部的下部相接；所述聚晶金刚石层覆盖在硬质合金基体的基体头部和基体腹部的外侧表面上。这种齿顶部为钢盔帽形状的截齿在使用过程中不是齿尖的腹部先接触岩石，而是钢盔帽的唇边先切削岩石，且在切削岩石时，钢盔帽的唇边与岩石形成一个较锋利的锐角，使截齿切削岩石时较为锋利。

Description

钢盔形聚晶金刚石截齿

技术领域

本实用新型涉及超硬材料技术领域，具体涉及一种钢盔形聚晶金刚石截齿。

背景技术

传统的煤炭和矿物的掘进开采以及隧道的掘进等基本上都是采用硬质合金截齿。为了提高硬质合金截齿头的自锐性，其硬质合金截齿的齿尖结构多为锥面体或子弹头形状。此外，硬质合金截齿的钻头体的齿座，往往都设计成切削角为45度的角度。这样，硬质合金截齿在使用过程中，能够让硬质合金截齿的轴向线与被切削的岩石面呈45度的夹角，硬质合金截齿头能被均匀地磨削，齿尖不断的变尖，自锐性好，较为锋利。通过上述结构，虽然能够保证硬质合金截齿的自锐性，但依旧不可避免因硬质合金的材质所导致的硬质合金不耐磨和使用寿命短等不足，特别是遇到较硬的岩层，使用几分钟截齿都磨损坏了，因此硬质合金截齿的使用成本非常高，效率非常低。

考虑到聚晶金刚石的硬度远大于硬质合金的硬度，目前有很多公司都在积极地研发聚晶金刚石截齿，来取代硬质合金截齿，以提高截齿的耐磨性。但是如果按照原硬质合金截齿头形状设计成锥面体或子弹头形状的齿尖结构，由于受截齿的齿座角度限制，在切削岩石时不是截齿的齿尖头部先接触岩石，而是齿尖腹部先接触岩石，因而对岩石的切削能力比较钝、进尺慢和效率低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是在传统硬质合金截齿的齿座角度不变的情况下应用聚晶金刚石截齿时，所出现的切削能力比较钝、进尺慢和效率低的不足，提供一种钢盔形聚晶金刚石截齿。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

钢盔形聚晶金刚石截齿，由硬质合金基体和聚晶金刚石层组成；所述硬质合金基体包括圆柱形的基体底部、圆台形的基体腹部和钢盔形的基体头部；圆台形的基体腹部的下部与圆柱形的基体底部的上部相接，圆台形的基体腹部的上部与钢盔形的基体头部的下部相接；所述聚晶金刚石层覆盖在硬质合金基体的基体头部和基体腹部的外侧表面上。

上述方案中，所述钢盔形的基体头部由半球形和环形唇边组成；半球形处于中部，并向上突起；环形唇边环绕在半球形底部周边并向外延伸，环形唇边的内缘与半球形的底部边缘相接，环形唇边的外缘与基体腹部相接。

上述方案中，所述聚晶金刚石层在平行于硬质合金基体上表面方向上，由至少2层硬度不同的聚晶金刚石平行层组成。

上述方案中，聚晶金刚石平行层的硬度由内向外逐渐增加。

上述方案中，所述聚晶金刚石层在平行于水平面的横向方向上，由至少2层硬度不同的聚晶金刚石横向层组成。

上述方案中，覆盖在基体头部外侧表面的聚晶金刚石横向层的硬度高于覆盖在基体腹部外侧表面的聚晶金刚石横向层的硬度。

上述方案中，覆盖在基体腹部外侧表面的聚晶金刚石横向层进一步分为至少2层硬度交替变化的聚晶金刚石横向层。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1、钢盔形聚晶金刚石截齿的前端面为聚晶金刚石制成的钢盔形锥面，该钢盔锥形表面由半球形和环形唇边组成，半球形处于中部，并向上突起，环形唇边环绕在半球形基体底部周边并向外延伸，环形唇边的内缘与半球形的基体底部边缘相接，环形唇边的外缘与锥形面相接。

2、钢盔形聚晶金刚石截齿的聚晶金刚石层采用横向分层式结构，既能保证截齿耐磨性的要求，又能大幅度提高截齿的抗冲击性能和使用寿命。

3、这种齿顶部为钢盔帽形状的多层聚晶金刚石结构的截齿在使用过程中不是齿尖的腹部先接触岩石，而是钢盔帽的唇边先切削岩石，且在切削岩石时，钢盔帽的唇边与岩石形成一个较锋利的锐角，使截齿切削岩石时较为锋利。

附图说明

图1为一种钢盔形聚晶金刚石截齿的结构示意图。

图中标号：1、硬质合金基体；1-1、基体底部；1-2、基体腹部；1-3、基体头部；2、聚晶金刚石层；2-1、聚晶金刚石平行层；2-2、聚晶金刚石横向层。

具体实施方式

一种钢盔形聚晶金刚石截齿，如图1所示，包括硬质合金基体1和聚晶金刚石层2。所述硬质合金基体1包括圆柱形的基体底部1-1、圆台形的基体腹部1-2和钢盔形的基体头部1-3。圆台形的基体腹部1-2的下部与圆柱形的基体底部1-1的上部相接，圆台形的基体腹部1-2的上部与钢盔形的基体头部1-3的下部相接。其中钢盔形的基体头部1-3由半球形和环形唇边组成；半球形处于中部，并向上突起；环形唇边环绕在半球形底部周边并向外延伸，环形唇边的内缘与半球形的底部边缘相接，环形唇边的外缘与基体腹部1-2相接。

所述聚晶金刚石层2覆盖在硬质合金基体1的基体头部1-3和基体腹部1-2的外侧表面上。为了提高聚晶金刚石层2的性能，所述聚晶金刚石层2包括在平行于硬质合金基体1上表面方向上的聚晶金刚石平行层2-1和/或平行于水平面的横向方向上，并与基体腹部1-2的锥面形成一定夹角的聚晶金刚石横向层2-2。其组合方式可以为如下几种：

第一种方式是单独平行分层方式。即：所述聚晶金刚石层2仅在平行于硬质合金基体1上表面方向上，由至少2层硬度不同的聚晶金刚石平行层2-1组成。而这些聚晶金刚石平行层2-1的硬度分布方式可以由内向外逐渐增加，也可以由内向外逐渐降低。

第二种方式是单独横向分层方式。即：所述聚晶金刚石层2仅在平行于水平面的横向方向上，由至少2层硬度不同的聚晶金刚石横向层2-2组成。而这些聚晶金刚石横向层2-2的硬度分布方式可以由上向下逐渐降低，也可以采用硬软交替的方式。

第三种方式是组合分层方式。即：所述聚晶金刚石层2不仅在平行于硬质合金基体1上表面方向上，由至少2层硬度不同的聚晶金刚石平行层2-1组成；而且在平行于水平面的横向方向上，每一层聚晶金刚石平行层2-1还由至少2层硬度不同的聚晶金刚石横向层2-2组成。

在本实用新型优选实施例中，所述聚晶金刚石层2采用组合分层方式。在平行于硬质合金基体1上表面方向上，聚晶金刚石层2由硬度不同的内层聚晶金刚石平行层2-1和外层聚晶金刚石平行层2-1组成，其中靠近硬质合金基体1的内层聚晶金刚石平行层2-1的硬度小于远离硬质合金基体1的外层聚晶金刚石平行层2-1的硬度。在内外两层平行聚晶金刚石层2之间由多层聚晶金刚石横向层2-2组成，其中覆盖在基体头部1-3钢盔帽形外侧表面的聚晶金刚石横向层2-2的硬度高于覆盖在基体腹部1-2外侧表面的聚晶金刚石横向层2-2的硬度。覆盖在基体头部1-3钢盔帽形外侧表面的聚晶金刚石横向层2-2为同一较高的硬度，而覆盖在基体腹部1-2聚晶金刚石横向层2-2的聚晶金刚石横向层2-2再由至少2层硬度交替变化的聚晶金刚石横向层2-2组成。从上往下对各聚晶金刚石横向层2-2进行排序时，其奇数层的聚晶金刚石横向层2-2高于偶数层的聚晶金刚石横向层2-2。

由于本钢盔形聚晶金刚石截齿的前端面为聚晶金刚石制成的钢盔形锥面，即尖顶部为钢盔帽形状，顶部以下是一个类似锥面体形状。顶部钢盔帽，其中间部分为一凸出的球面或锥面形状，其球面或锥面的底部周圈为一圈有一定宽度的类似钢盔帽唇边。这样，此聚晶金刚石唇边在使用过程中首先切削到岩石，并与岩石形成一个较锋利的锐角，使截齿切削岩石时较为锋利。钢盔帽形状的表层聚晶金刚石层2为较硬的聚晶金刚石层2，钢盔帽以下的聚晶金刚石层2为与内部硬质合金锥面的切线形成一个夹角α的横向多层聚晶金刚石层2，聚晶金刚石层2的硬度硬软相间，其钢盔帽顶部第一层聚晶金刚石层2要求的耐磨性要求高，其金刚石比例相应要高，硬度就高，接下来的第二层聚晶金刚石层2要求是对第一层金刚石起到支撑作用，因此其金刚石比例要求相应较低，硬度偏软，接下来又是一层硬一层软的聚晶金刚石层2，直至锥面的底部。这种齿顶尖为钢盔帽形状的多层聚晶金刚石结构的截齿具有较锋利的切削能力，同时由于在较硬的聚晶金刚石层2后面有一层较软的聚晶金刚石层2做支撑，可以有效地抗击岩石对聚晶金刚石表面切线方向的切削力，防止金刚石层整体较早脱落，大幅提高聚晶金刚石截齿的使用寿命。另外，为了能够对聚晶金刚石横向层2-2进行保护，所述聚晶金刚石横向层2-2的最外侧覆盖有一层硬度较低，抗冲击能力较强的聚晶金刚石平行层2-1，而为了提高整个聚晶金刚石层2与内部硬质合金基体1的结合力，在聚晶金刚石层2的最里层再增加一层与硬质合金基体1材质接近，且平行与内部硬质合金面的聚晶金刚石层2，这样使得整个聚晶金刚石层2与内部硬质合金基体1的结合强度大幅增强，大幅提高截齿的抗冲击性和使用寿命。

Claims (7)

1.钢盔形聚晶金刚石截齿，由硬质合金基体(1)和聚晶金刚石层(2)组成；其特征在于：所述硬质合金基体(1)包括圆柱形的基体底部(1-1)、圆台形的基体腹部(1-2)和钢盔形的基体头部(1-3)；圆台形的基体腹部(1-2)的下部与圆柱形的基体底部(1-1)的上部相接，圆台形的基体腹部(1-2)的上部与钢盔形的基体头部(1-3)的下部相接；所述聚晶金刚石层(2)覆盖在硬质合金基体(1)的基体头部(1-3)和基体腹部(1-2)的外侧表面上。

2.根据权利要求1所述的钢盔形聚晶金刚石截齿，其特征在于：所述钢盔形的基体头部(1-3)由半球形和环形唇边组成；半球形处于中部，并向上突起；环形唇边环绕在半球形底部周边并向外延伸，环形唇边的内缘与半球形的底部边缘相接，环形唇边的外缘与基体腹部(1-2)相接。

3.根据权利要求1或2所述的钢盔形聚晶金刚石截齿，其特征在于：所述聚晶金刚石层(2)在平行于硬质合金基体(1)上表面方向上，由至少2层硬度不同的聚晶金刚石平行层(2-1)组成。

4.根据权利要求3所述的钢盔形聚晶金刚石截齿，其特征在于：聚晶金刚石平行层(2-1)的硬度由内向外逐渐增加。

5.根据权利要求1或2所述的钢盔形聚晶金刚石截齿，其特征在于：所述聚晶金刚石层(2)在平行于水平面的横向方向上，由至少2层硬度不同的聚晶金刚石横向层(2-2)组成。

6.根据权利要求5所述的钢盔形聚晶金刚石截齿，其特征在于：覆盖在基体头部(1-3)外侧表面的聚晶金刚石横向层(2-2)的硬度高于覆盖在基体腹部(1-2)外侧表面的聚晶金刚石横向层(2-2)的硬度。

7.根据权利要求6所述的钢盔形聚晶金刚石截齿，其特征在于：覆盖在基体腹部(1-2)外侧表面的聚晶金刚石横向层(2-2)进一步分为至少2层硬度交替变化的聚晶金刚石横向层(2-2)。