CN209025614U - 用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：带状凸棱由一个水平设置的冠部、冠部两侧侧翼面以及与圆柱体上端面相连的圆锥曲面组成；带状凸棱的圆锥曲面与圆柱体上端面以及圆柱体外侧壁之间形成圆环形的台阶面；圆锥曲面的最大圆截面直径小于圆柱体直径，圆锥曲面的最大圆截面与圆柱体的端面的圆心重合；硬质合金基体与金刚石层结合界面由所述的冠部、冠部两侧的侧翼面、圆锥曲面和台阶面形成的异形组合面构成。能够解决硬质合金基体对异形结构复合片支撑力不足的问题。提高异形结构金刚石复合片的抗冲击性和破岩效果。

Description

用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体

技术领域

本实用新型涉及石油与地质钻探工具技术领域，具体涉及一种用于各种异形结构金刚石复合片的基体。

背景技术

金刚石复合片是由金刚石层与硬质合金基体组成的超硬复合材料。它既有金刚石的硬度与耐磨性，又有硬质合金的抗冲击性和可焊接性的特点，主要应用于石油与地质钻探工具等，随着近年来各行业的不断发展，对复合片的性能也提出了更高的要求。常规平面型的复合片性能已无法完全满足市场的需求，国内外各复合片厂家相继推出了各种创新结构的异形结构复合片，这些复合片在具有平面型复合片稳定的综合性能的同时还增加了新的技术特征，在实际使用过程中取得了不少令人瞩目的好成绩。而传统的大多数硬质合金基体界面结构都是针对平面型复合片而设计，大多数这种设计应用于目前这些多种异形结构复合片上显示出支撑力不足，从而影响异形复合片的抗冲击性和破岩效果。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，它能够解决硬质合金基体对异形结构复合片支撑力不足的问题。提高异形结构金刚石复合片的抗冲击性和破岩效果。

本实用新型为解决上述提出的问题，采用以下技术方案：

一种用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：带状凸棱由一个水平设置的冠部、冠部两侧侧翼面以及与圆柱体上端面相连的圆锥曲面组成；带状凸棱的圆锥曲面与圆柱体上端面以及圆柱体外侧壁之间形成圆环形的台阶面；圆锥曲面的最大圆截面直径小于圆柱体直径，圆锥曲面的最大圆截面与圆柱体的端面的圆心重合；硬质合金基体与金刚石层结合界面由所述的冠部、冠部两侧的侧翼面、圆锥曲面和台阶面形成的异形组合面构成。

按上述技术方案，所述的冠部为条带形，所述的冠部是平面、凸出的弧面或曲面。

按上述技术方案，冠部的宽度垂直投影占据圆柱体直径的10%-30%。

按上述技术方案，圆锥曲面的最大圆截面直径比圆柱体直径小1mm～8mm。

按上述技术方案，冠部两侧侧翼面为对称平面。

按上述技术方案，冠部两侧侧翼面与圆柱体轴向的夹角均为55°～80°

按上述技术方案，所述的圆锥曲面的最高点与圆柱体的端面的垂直距离为1～6mm.

按上述技术方案，所述的圆锥曲面的最低点与圆柱体的端面的垂直距离为0.3～2.0mm。

按上述技术方案，所述的圆锥曲面的锥顶半角范围为5°～15°。

由此，相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、异形组合面的复合片在烧结过程中中间部分所受压力偏低，所以中间部位属于薄弱地带；凹凸面结合结构使复合片中部可压缩的金刚石粉的量减少，从而增加复合片中部的压力，进而提高复合片性能，延长了使用寿命。2、金刚石层与硬质合金基体凹凸面的结合形状使得金刚石层形成中间薄，边缘厚的圆弧形界面结构，可以有效分散由结合面引起的局部应力集中，并且能有效降低复合片金刚石层轴向拉应力，提高复合片的抗断裂能力。这种界面结构对金刚石层有很好的支撑作用，可显著提高异形结构复合片的抗冲击性与破岩效果。

附图说明

图1为本发明用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体实施例一的立体图。

图2为本发明实施例一的主剖示意图。

图3为本发明实施例一的俯视示意图。

图4为本发明实施例一的主视图。

图5为本发明用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体实施例二的主剖示意图。

图6为实施例二的主剖立体图。

图7为实施例二的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1-4所示，本实用新型的硬质合金基体用于与金刚石层结合形成异形结构金刚石复合片。所述硬质合金基体与金刚石层结合；包括一个圆柱体1、和圆柱体1的顶端面上连接着的一条向上突起的带状凸棱，带状凸棱是由一个冠部3和冠部3两侧对称的第一侧翼面4、第二侧翼面5组成，带状凸棱与圆柱体1之间由与圆柱体1顶端面相连的圆锥曲面2组成，圆锥曲面2的回转中心线与圆柱体1的轴心线重合，圆锥曲面2的最大圆截面直径小于圆柱体1直径并与圆柱体1的端面重合，圆锥曲面2的最大圆截面外周与圆柱体1外壁之间形成一个圆环形的台阶面6。硬质合金基体与金刚石层的结合界面是由圆锥曲面2、冠部3、第一侧翼面4、第二侧翼面5和台阶面6形成的组合面。

冠部3两侧第一侧翼面4、第二侧翼面5优选为对称的平面状侧翼面。

由此，本实用新型提供的硬质合金基体对金刚石层有更好的支撑作用，能显著提高异形结构金刚石复合片的抗冲击性与破岩效果。

优选冠部3为等宽圆弧面，曲率半径为4mm，宽度为8mm；冠部3与圆柱体1的垂直高度为2.32mm。圆锥曲面2最大圆截面直径小于圆柱体1直径，圆锥曲面2的最大圆截面直径比圆柱体1直径小5mm，在圆柱体1的端面形成一个圆环形的台阶面6。冠部3两侧第一侧翼面4、第二侧翼面5优选为对称的平面侧翼面，与圆柱体轴向的夹角为71°；台阶面6与冠部两侧翼面之间通过圆弧过渡，其圆弧半径为0.2mm；圆锥曲面2的最高点与圆柱体1的端面的垂直距离为2.32mm，圆锥曲面2的最低点与圆柱体1的端面的垂直距离为0.5mm；圆锥曲面2的锥顶半角为10°。

实施例2：

如图5至图7所示为第二个实施例的硬质合金基体：所述硬质合金基体与金刚石层结合；包括圆柱体1和其端面连接的一条向上突起的带状凸棱，带状凸棱是由一个冠部4和它两侧对称的侧翼面2以及与圆柱体端面相连的圆锥曲面2组成，冠部4为等宽平面，宽度为8mm；冠部4与圆柱体1的垂直高度为2.32mm。圆锥曲面2最大圆截面直径小于圆柱体1直径，圆锥曲面2的最大圆截面与圆柱体1的端面的圆心重合，圆锥曲面2的最大圆截面直径比圆柱体直径小5mm，在圆柱体1的端面形成一个圆环形的台阶面6。冠部4两侧对称的侧翼面3为平面，与圆柱体1轴向的夹角为71°；台阶面6与冠部4两侧翼面之间通过圆弧过渡，其圆弧半径为0.2mm；圆锥曲面2的最高点同冠部4一致，与圆柱体1的端面的垂直距离为2.32mm，圆锥曲面2的最低点与圆柱体的端面的垂直距离为0.5mm；圆锥曲面2的锥顶半角为10°。硬质合金基体与金刚石层的结合界面是由圆锥曲面2、冠部3、侧翼面4、侧翼面5和台阶面6形成的组合面。

Claims (9)

1.一种用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：带状凸棱由一个水平设置的冠部、冠部两侧侧翼面以及与圆柱体上端面相连的圆锥曲面组成；带状凸棱的圆锥曲面与圆柱体上端面以及圆柱体外侧壁之间形成圆环形的台阶面；圆锥曲面的最大圆截面直径小于圆柱体直径，圆锥曲面的最大圆截面与圆柱体的端面的圆心重合；硬质合金基体与金刚石层结合界面由所述的冠部、冠部两侧的侧翼面、圆锥曲面和台阶面形成的异形组合面构成。

2.根据权利要求1所述的用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述的冠部为条带形，所述的冠部是平面、凸出的弧面或曲面。

3.根据权利要求1所述的用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：冠部的宽度垂直投影占据圆柱体直径的10%-30%。

4.根据权利要求1所述的用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：圆锥曲面的最大圆截面直径比圆柱体直径小1mm～8mm。

5.根据权利要求1所述的用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：冠部两侧侧翼面为对称平面。

6.根据权利要求1或5所述的用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：冠部两侧侧翼面与圆柱体轴向的夹角均为55°～80°。

7.根据权利要求1所述的用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述的圆锥曲面的最高点与圆柱体的端面的垂直距离为1～6mm。

8.根据权利要求1所述的用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述的圆锥曲面的最低点与圆柱体的端面的垂直距离为0.3～2.0mm。

9.根据权利要求1所述的用于异形结构金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述的圆锥曲面的锥顶半角范围为5°～15°。