CN208203140U - 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的中部区域设置有圆形的中心平台，中心平台周围的环面界面呈正弦曲面状，环面界面的外边缘展开轮廓线为正弦曲线。采用沿环面界面周向循环起伏的正弦曲面结构，基体顶端为正弦曲面和中心平台共同组成，该形状与其它沟槽形状相比，正弦曲面保证足够大的结合表面积的情况下过度更平缓，有效降低界面应力和热应力的情况下层间结合更牢固，避免了由于凸起、凹陷或沟槽结构等形状突兀，而造成基体的界面上容易集中压拉应力集中，导致受力不均衡，并对合成及加工过程中产生的热残余应力及使用时产生的冲击应力有优异的抗性。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的中部区域设置有圆形的中心平台，所述中心平台周围的环面界面呈正弦曲面状，环面界面的外边缘展开轮廓线为正弦曲线。

优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述环面界面与所述中心平台接合位置的波峰高度与所述中心平台的高度一致，所述环面界面与所述中心平台边缘的接合位置为呈圆弧面过渡。

优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述环面界面的波谷高度由中心向边缘逐渐降低。

优选的，上述聚晶金刚石复合片基体中，所述环面界面的正弦波动周期大小与基体抗应力指标配合。

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的中部区域设置有圆形的中心平台，所述中心平台周围的环面界面呈正弦曲面状，环面界面的外边缘展开轮廓线为正弦曲线。本实用新型设计方案采用沿环面界面的周向循环起伏的正弦曲面结构，基体顶端为正弦曲面和中心平台共同组成，这样布置的效果在于：正弦曲面形状与其它凸起、凹陷、沟槽形状相比，正弦曲面保证足够大的结合表面积的情况下过度更平缓，有效降低界面应力和热应力的情况下层间结合更牢固，避免了由于凸起、凹陷或沟槽结构等形状突兀，而造成基体的界面上容易集中压拉应力，导致受力不均衡，并对合成及加工过程中产生的热残余应力及使用时产生的冲击应力有优异的抗性。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另一种聚晶金刚石复合片基体的结构示意图。

附图中标记如下：

聚晶金刚石复合片基体1、中心平台2、环面界面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另一种聚晶金刚石复合片基体的结构示意图。

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的中部区域设置有圆形的中心平台2，所述中心平台2周围的环面界面3呈正弦曲面状，环面界面3的外边缘展开轮廓线为正弦曲线。

其中需要说明的是，环面界面的外边缘展开轮廓线为正弦曲线指的是，在中心平台外周的整个环形界面的正弦曲面的方向，即通过与基体同轴的圆柱面截取环状界面得到曲线为呈环状首尾相接的波浪线，将其展开在同一平面后，呈标准的正弦曲线；也就是说俯视基体的界面能够观察到正弦图形的波峰及波谷均呈放射状向外扩散。

本实施例的设计方案采用沿环面界面的周向循环起伏的正弦曲面结构，基体顶端为正弦曲面和中心平台共同组成，这样布置的效果在于：正弦曲面形状与其它凸起、凹陷、沟槽形状相比，正弦曲面保证足够大的结合表面积的情况下过度更平缓，有效降低界面应力和热应力的情况下层间结合更牢固，避免了由于凸起、凹陷或沟槽结构等形状突兀，而造成基体的界面上容易集中压拉应力，导致受力不均衡，并对合成及加工过程中产生的热残余应力及使用时产生的冲击应力有优异的抗性。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，所述环面界面3与所述中心平台2接合位置的波峰高度与所述中心平台2的高度一致，所述环面界面3与所述中心平台2边缘的接合位置为呈圆弧面过渡。

本实施例提供的技术方案中，进一步优化了中心平台与周围的环形界面之间的过渡结构，环形界面的波峰在与中心平台接合的位置，高度与中心平台高度一致，并且过渡为圆弧面过渡，此结构保证足够大的接合表面积的情况下，过渡更平缓，进一步优化了基体界面防止应力集中的性能。

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，所述环面界面3的波谷高度由中心向边缘逐渐降低。

本实施例提供的技术方案中，也就是说界面的整体高度呈现中间高周围低的情况，该设计有效提高复合片基体的抗冲击性，使金刚石复合片基体在坚硬地层钻探时的使用寿命进一步提高；主要是能够保证四周耐磨损厚度的情况下，减少了中心的厚度，更有利减少应力集中，同时也有利于控制生产过程中的材料消耗。

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，所述环面界面3的正弦波动周期大小与基体抗应力指标配合。本实施例提供的技术方案中，正弦循环周期大小或者振幅可根据产品的性能需求而调整，视不同的硬度及耐用指标的要求决定具体的正弦曲面的周期设计。

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 (5)

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的中部区域设置有圆形的中心平台，所述中心平台周围的环面界面呈正弦曲面状，环面界面的外边缘展开轮廓线为正弦曲线。

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，所述环面界面与所述中心平台接合位置的波峰高度与所述中心平台的高度一致，所述环面界面与所述中心平台边缘的接合位置为呈圆弧面过渡。

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，所述环面界面的波谷高度由中心向边缘逐渐降低。

4.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，所述环面界面的正弦波动周期大小与基体抗应力指标配合。

5.一种金刚石钻采设备，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的聚晶金刚石复合片基体。