CN207004435U - 一种新型双脊保径金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型双脊保径金刚石复合片，其包括聚晶金刚石层（1）和硬质合金基体层（2），所述聚晶金刚石层（1）的上表面呈M型双脊状。本实用新型聚晶金刚石层的M型双脊可以有效引导高温碎屑的排泄，促进冷却物质的局部环流，此外，聚晶金刚石层的凹凸表面增大了聚晶层的表面积，增加了散热面积，提高了复合片的散热效率，凹凸表面的刃设计成直角或钝角梯形，在工作过程当中可以有效的提高抗冲击韧性，使得工作部位更加锐利，有效提高磨削效率。

Description

一种新型双脊保径金刚石复合片

技术领域

本实用新型属于耐磨技术设备领域，涉及一种金刚石复合片，特别是涉及一种新型双脊保径金刚石复合片。

背景技术

聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact)是一种由聚晶金刚石层覆盖在硬质合金基体表面所组成的复合材料。聚晶金刚石复合片兼有聚晶金刚石极高的耐磨性以及硬质合金的高抗冲击性。金刚石层刃口锋利而且具有自锐性，能够始终保持切削刃的锐利，因此被广泛应用于石油钻井、煤田开采、地质勘探、木材或其它材料等机械加工领域，效果非常好。其中一些聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石层与硬质合金碳化钨合金基体复合而成，这不仅结合了金刚石的高硬度、高耐磨性的长处，而且结合了硬质合金的强度与抗冲击韧性的优点。

聚晶金刚石复合片中的金刚石含量高达99％，故金刚石层硬度极高、耐磨性极好，其努氏硬度为6.5×10⁴～7.0×10⁴MPa，甚至更高。硬质合金基体克服了聚晶金刚石硬而脆的不足，大大提高了产品整体的抗冲击韧性。硬质合金的易焊接性则解决了聚晶金刚石很难通过焊接方法与其它材料结合的难题，可以使聚晶金刚石复合片竖直镶焊在钻头上。聚晶金刚石复合片因自身性能优越，在诸多应用领域的卓越表现证明，无疑是材料科学领域具有划时代意义的发明。

现阶段在石油钻井、地质勘探等领域的主流复合片为上下表面平行的复合片，且柱体设计为圆柱形，复合片的上下表面与柱体的竖直截面垂直。复合片通过钎焊的方式垂直焊接在钻头的刀翼上，在工作过程中，其聚晶层的表面完全垂直于磨削的岩石。这样的复合片在使用过程中存在两个主要问题：第一， 在磨削过程中产生的高温碎屑的受力方向与复合片的运动方向一致，导致其容易堆积在聚晶层的表面，使得工作部位容易积累热量，加大复合片的热损耗，降低耐磨性；第二，复合片在遇到冲击的而过程中，这种垂直设计容易使应力集中，而限制抗冲击强度。

中国专利CN201520862096.2公开了一种聚晶金刚石复合片，包括圆柱状的复合片基体和工作端面，所述复合片基体包括硬质合金基层和硬质合金基层上表面覆盖的聚晶金刚石层，工作端面位于聚晶金刚石层的上端面，所述工作端面上设有多层纳米金刚石层，每层纳米金刚石层包括两层平均晶粒尺寸不同的纳米晶层。但是该聚晶金刚石复合片的工作刃为平刃，在工作时容易积累热量，加剧热耗损降低复合片使用寿命，并且耐冲击性较差，工作效率并不是很高。

中国专利CN201520471001.4公开了一种低切削阻力曲面结构聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层及与其相粘结的硬质合金基体；所述聚晶金刚石层为曲面结构；所述曲面结构是由两斜面成一定夹角构成的屋脊形。其结构简单、制造成本较低，且其可有效大幅度降低钻进切削阻力，延长钻头寿命，提高钻井钻进效率及钻井平台的操作平稳性，同时，可进一步可提高复合片的聚晶金刚石层的抗崩裂，有较高的抗冲击性，但是其散热和耐热性能并不突出。

由于聚晶金刚石复合片在钻进过程中会受到向下的压力和旋转的冲击力，在高速旋转的高强度工作状态下，会产生大量的热量，再加上强大的负载力的作用，易造成聚晶金刚石复合片磨损、散热不好、抗冲击能力低以及工作效率不高等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之外，提供一种新型双脊保径金刚石复合片，聚晶金刚石层的上表面呈“M”形双脊状。“M”形双脊的脊由多个平面或圆弧构成，双脊的坡面由平面构成，且与硬质合金基体层的底面成5°～45°。这样的设计可以使复合片工作部位更加锐利，促进冷却物质在工作部 位的流动，增加冲击韧性，能有效延长聚晶金刚石复合片的实际工作时间、提高生产效率，创造出更多的价值。

为实现以上技术目的，本实用新型提供以下技术方案。

一种新型双脊保径金刚石复合片，其包括聚晶金刚石层1和硬质合金基体层2，所述聚晶金刚石层1的上表面呈M型双脊状。

优选地，所述聚晶金刚石层1的上表面包括第一脊3、第二脊4、第一平面5、第二平面6、第三平面7和第四平面8，所述第一脊3位于所述第一平面5和第二平面6的相交处，所述第二脊4位于所述第三平面7和第四平面8的相交处，所述第一平面5与水平面的夹角为5°～45°，所述第二平面6与水平面的夹角为5°～45°，所述第三平面7与水平面的夹角为5°～45°，所述第四平面8与水平面的夹角为5°～45°。

优选地，所述复合片在垂直于所述第一脊3和第二脊4的方向切掉一部分，所述切掉的部分的体积占没切之前复合片体积的0.1～0.3倍。

优选地，所述复合片根据所述第二平面6和第三平面7相交处的竖直平面左右对称。

优选地，所述第一脊3和第二脊4进行倒圆角处理。

优选地，所述第一平面5与水平面的夹角为5°～15°，所述第二平面6与水平面的夹角为5°～15°，所述第三平面7与水平面的夹角为5°～15°，所述第四平面8与水平面的夹角为5°～15°。

优选地，所述聚晶金刚石层1的下表面与水平面平行，所述硬质合金基体层2的下表面与水平面平行。

优选地，所述聚晶金刚石层1的下表面与所述硬质合金基体层2的上表面完全重合。

优选地，所述聚晶金刚石层1为热稳定的聚晶金刚石片。

优选地，所述聚晶金刚石层1通过端面粘接在或者通过超高温高压烧结在所述硬质合金基体层2上。

优选地，所述聚晶金刚石层1的圆形边缘经过打磨处理。

与现有技术相比，本实用新型提供的金刚石复合片在工作过程中有以下优点：

1、聚晶金刚石层的凹凸表面增大了聚晶层的表面积，增加了散热面积，提高了复合片的散热效率；

2、高温碎屑的受力方向与复合片的运动方向有夹角，聚晶金刚石层的“M”型双脊可以有效引导高温碎屑的排泄，促进冷却物质的局部环流；

3、聚晶金刚石层的“M”型表面使得复合片的工作部位更加锐利，可以有效提高磨削效率；

4、聚晶金刚石层的凹凸表面的刃设计成直角或钝角梯形，在工作过程当中可以有效的提高抗冲击韧性。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的立体结构图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的侧视图；

图4是图1的俯视图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示是本实施例的立体结构图，一种新型双脊保径金刚石复合片，其包括聚晶金刚石层1和硬质合金基体层2。

如图2所示是本实施例新型双脊保径金刚石复合片的主视图，其包括聚晶金刚石层1和硬质合金基体层2，所述聚晶金刚石层1的上表面呈M型双脊状。

所述聚晶金刚石层1的上表面包括第一脊3、第二脊4、第一平面5、第二平面6、第三平面7和第四平面8，所述第一脊3位于所述第一平面5和第二平面6的相交处，所述第二脊4位于所述第三平面7和第四平面8的相交处，所述第一平面5与水平面的夹角为15°，所述第二平面6与水平面的夹角为15°， 所述第三平面7与水平面的夹角为15°，所述第四平面8与水平面的夹角为15°，所述聚晶金刚石层1的下表面与所述硬质合金基体层2的上表面完全重合。

所述复合片在垂直于所述第一脊3和第二脊4的方向切掉一部分，所述切掉的部分的体积占没切之前复合片体积的0.1倍。

所述复合片根据所述第二平面6和第三平面7相交处的竖直平面左右对称。

如图3所示是本实施例新型双脊保径金刚石复合片的侧视图，其包括聚晶金刚石层1和硬质合金基体层2。

如图4所示是本实施例新型双脊保径金刚石复合片的俯视图。

所述聚晶金刚石层1的下表面与水平面平行，所述硬质合金基体层2的上表面与水平面平行，所述硬质合金基体层2的下表面与水平面平行。

所述聚晶金刚石层1的圆形边缘经过打磨处理。

所述聚晶金刚石层1为热稳定的聚晶金刚石片。

所述聚晶金刚石层1通过端面粘接在所述硬质合金基体层2上。

实施例2

本实施例的新型双脊保径金刚石复合片，其组成和构造与实施例1相同，不同的是：所述第一平面5与水平面的夹角为5°，所述第二平面6与水平面的夹角为5°，所述第三平面7与水平面的夹角为5°，所述第四平面8与水平面的夹角为5°，所述复合片在垂直于所述第一脊3和第二脊4的方向切掉一部分，所述切掉的部分的体积占没切之前复合片体积的0.3倍，其余都相同。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之中。

Claims (10)

1.一种新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，其包括聚晶金刚石层(1)和硬质合金基体层(2)，所述聚晶金刚石层(1)的上表面呈M型双脊状。

2.根据权利要求1所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层(1)的上表面包括第一脊(3)、第二脊(4)、第一平面(5)、第二平面(6)、第三平面(7)和第四平面(8)，所述第一脊(3)位于所述第一平面(5)和第二平面(6)的相交处，所述第二脊(4)位于所述第三平面(7)和第四平面(8)的相交处，所述第一平面(5)与水平面的夹角为5°～45°，所述第二平面(6)与水平面的夹角为5°～45°，所述第三平面(7)与水平面的夹角为5°～45°，所述第四平面(8)与水平面的夹角为5°～45°。

3.根据权利要求2所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述复合片在垂直于所述第一脊(3)和第二脊(4)的方向切掉一部分，所述切掉的部分的体积占没切之前复合片体积的0.1～0.3倍。

4.根据权利要求2所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述复合片根据所述第二平面(6)和第三平面(7)相交处的竖直平面左右对称。

5.根据权利要求2所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述第一脊(3)和第二脊(4)进行倒圆角处理。

6.根据权利要求2所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述第一平面(5)与水平面的夹角为5°～15°，所述第二平面(6)与水平面的夹角为5°～15°，所述第三平面(7)与水平面的夹角为5°～15°，所述第四平面(8)与水平面的夹角为5°～15°。

7.根据权利要求1所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层(1)的下表面与水平面平行，所述硬质合金基体层(2)的下表面与水平面平行。

8.根据权利要求1所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层(1)的下表面与所述硬质合金基体层(2)的上表面完全重合。

9.根据权利要求1所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层(1)为热稳定的聚晶金刚石片。

10.根据权利要求1所述的新型双脊保径金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层(1)通过端面粘接在或者通过超高温高压烧结在所述硬质合金基体层(2)上。