CN207436927U - 一种聚晶金刚石复合片基体及金刚石钻采设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种聚晶金刚石复合片基体，其用于与聚晶金刚石层配合的界面为同心圆波浪状曲面。基体的界面为同心圆波浪状曲面，以此取代现有技术中常见的沟槽状结构，避免了普通沟槽结构的棱角结构与聚晶金刚石层之间配合，而造成的接触面应力集中进而引起钴偏聚的问题，防止由于界面结构设计不合理造成的抗应力能力差；并且由于该界面设计在任何角度都中心对称，保证产品使用的一致性，及选用产品的任何角度使用装配性能上都能保持稳定一致。综上，本实用新型提供的聚晶金刚石复合片基体有效地解决了用于钻采的金刚石基体的界面结构设计不合理，造成界面位置应力集中易损坏等的技术问题。本实用新型还公开了一种金刚石钻采设备。

Description

一种聚晶金刚石复合片基体及金刚石钻采设备

技术领域

本实用新型涉及钻探设备技术领域，更具体地说，涉及一种聚晶金刚石复合片基体，还涉及一种金刚石钻采设备。

背景技术

金刚石复合片是采用金刚石微粉与硬质合金基片在超高压高温条件下烧结而成，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料。

钻采类金刚石复合片适用于软到中硬地质钻井，具有较高的抗冲击韧性和热稳定性，耐热温度可达750℃，此类产品备有平面及多种槽面结合型，并可根据具体需要设计槽型、研磨、抛光、倒角等，可提供特殊形状的产品。

然而用于钻采设备的传统的金刚石复合片基体，本身还存在一定设计上的问题，导致基体的界面结构上存在应力集中的问题，导致产品的界面容易出现应力集中和钴的偏聚，使得金刚石基体表面易损坏，产品耐用性差。

综上所述，如何有效地解决用于钻采的金刚石基体的界面结构设计不合理，造成界面位置应力集中易损坏等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种聚晶金刚石复合片基体，该聚晶金刚石复合片基体的结构设计可以有效地解决用于钻采的金刚石基体的界面结构设计不合理，造成界面位置应力集中易损坏等的技术问题，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述聚晶金刚石复合片基体的金刚石钻采设备。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种聚晶金刚石复合片基体，其用于与聚晶金刚石层配合的界面为同心圆波浪状曲面。

优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述同心圆波浪状曲面的同心圆的圆心在所述聚晶金刚石复合片基体的中轴上。

优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述同心圆波浪状曲面的几何波动周期为预设值。

优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述同心圆波浪状曲面的垂直截面的轮廓线形为从中心向外缘振幅递增的类正弦波曲线。

优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述类正弦波曲线由中心向外缘的波形振幅递增倍率为黄金分割比。

本实用新型提供的聚晶金刚石复合片基体，其用于与聚晶金刚石层配合的界面为同心圆波浪状曲面。本实用新型提供的聚晶金刚石复合片基体的界面为同心圆波浪状曲面，以此取代现有技术中常见的沟槽状结构，避免了普通沟槽结构的棱角结构与聚晶金刚石层之间配合，而造成的接触面应力集中进而引起钴偏聚的问题，防止由于界面结构设计不合理造成的抗应力能力差；并且由于该界面设计在任何角度都中心对称，保证产品使用的一致性，及选用产品的任何角度使用装配性能上都能保持稳定一致。综上所述，本实用新型提供的聚晶金刚石复合片基体有效地解决了用于钻采的金刚石基体的界面结构设计不合理，造成界面位置应力集中易损坏等的技术问题。

为了达到上述第二个目的，本实用新型还提供了一种金刚石钻采设备，该金刚石钻采设备包括上述任一种聚晶金刚石复合片基体。由于上述的聚晶金刚石复合片基体具有上述技术效果，具有该聚晶金刚石复合片基体的金刚石钻采设备也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的聚晶金刚石复合片基体的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的聚晶金刚石复合片基体的截面结构示意图。

附图中标记如下：

聚晶金刚石复合片基体1、界面2、中心3。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种聚晶金刚石复合片基体，以解决用于钻采的金刚石基体的界面结构设计不合理，造成界面位置应力集中易损坏等的技术问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图2，图1为本实用新型实施例提供的聚晶金刚石复合片基体的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的聚晶金刚石复合片基体的截面结构示意图。

本实用新型的实施例提供的聚晶金刚石复合片基体1，其用于与聚晶金刚石层配合的界面2为同心圆波浪状曲面。

其中需要说明的是，现有技术中存在的常见的聚晶金刚石复合片的硬质合金基体与聚晶金刚石层之间的界面的槽型结构归纳起来主要有以下几类:界面结构为平面；界面结构为各种凸起或凹陷几何形状的；界面结构为平行沟槽或为交叉沟槽的；界面结构为曲面的；界面结构为环状的；界面结构为多种结构复合形状的。然而这些常见的设计或多或少都存在界面位置容易应力集中的问题。本实施例中的设计灵感源于水滴涟漪的扩散形态，整个界面如同心起伏扩散的水波，界面形状内浅外深梯次变化，过度平缓，没有任何棱角，有效避免了应力集中和钴的偏聚，整个界面全部为曲面，避免界面结构设计在同一平面上而导致的抵抗沿该平面平行应力的能力变差的弱点。界面结构环状分布，周向部分完全一致，相对于非中心对称分布结构更能保证产品性能的一致性和稳定性。

本实施例提供的聚晶金刚石复合片基体1的界面为同心圆波浪状曲面，以此取代现有技术中常见的沟槽状结构，避免了普通沟槽结构的棱角结构与聚晶金刚石层之间配合，而造成的接触面应力集中进而引起钴偏聚的问题，防止由于界面结构设计不合理造成的抗应力能力差；并且由于该界面设计在任何角度都中心对称，保证产品使用的一致性，及选用产品的任何角度使用装配性能上都能保持稳定一致。综上所述，本实用新型提供的聚晶金刚石复合片基体有效地解决了用于钻采的金刚石基体的界面结构设计不合理，造成界面位置应力集中易损坏等的技术问题。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述同心圆波浪状曲面的同心圆的圆心在所述聚晶金刚石复合片基体1的中轴上。

本实施例提供的技术方案中，界面形状的同心圆圆弧均同轴且中轴与机体本身的中轴重合，该设计令界面的形状在各个不同角度的对称性更好，优化了基体产品性能的一致性。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述同心圆波浪状曲面的几何波动周期为预设值。

本实施例提供的技术方案中，界面的曲面的波动形状具有周期性，即对界面作截面操作后，得到的曲线具有波动周期性，即相邻波峰及波谷的间距均一致，该设计进一步保证了曲面的应力承受的均匀性。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述同心圆波浪状曲面的垂直截面的轮廓线形为从中心3向外缘振幅递增的类正弦波曲线。

本实施例提供的技术方案中，在上述实施例的基础上进一步优化设计，令曲面界面得到的曲线为由中心向外振幅递增的正弦波曲线状，这种曲面曲度向外缘递增的设计，充分模拟液态物体表面张力自然分布，结合聚晶金刚石复合片使用及失效形式，更有效分散产品界面应力分布。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述类正弦波曲线由中心3向外缘的波形振幅递增倍率为黄金分割比。

本实施例提供的技术方案中，振幅高度按照黄金倍率0.618从基体中心开始往四周由小变大扩散，界面形状内浅外深梯次变化，过度平缓，没有任何棱角，有效避免了应力集中和钴的偏聚。

基于上述实施例中提供的聚晶金刚石复合片基体，本实用新型还提供了一种金刚石钻采设备，该金刚石钻采设备包括上述实施例中任意一种聚晶金刚石复合片基体1。由于该金刚石钻采设备采用了上述实施例中的聚晶金刚石复合片基体，所以该金刚石钻采设备的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种聚晶金刚石复合片基体，其特征在于，其用于与聚晶金刚石层配合的界面为同心圆波浪状曲面。

2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片基体，其特征在于，所述同心圆波浪状曲面的同心圆的圆心在所述聚晶金刚石复合片基体的中轴上。

3.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片基体，其特征在于，所述同心圆波浪状曲面的几何波动周期为预设值。

4.根据权利要求3所述的聚晶金刚石复合片基体，其特征在于，所述同心圆波浪状曲面的垂直截面的轮廓线形为从中心向外缘振幅递增的类正弦波曲线。

5.根据权利要求4所述的聚晶金刚石复合片基体，其特征在于，所述类正弦波曲线由中心向外缘的波形振幅递增倍率为黄金分割比。

6.一种金刚石钻采设备，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的聚晶金刚石复合片基体。