CN209261494U - 一种聚晶金刚石复合片基体及聚晶金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种聚晶金刚石复合片基体，具有用于与金刚石层相结合的上表面，上表面从中心向四周高度渐增，上表面上具有以上表面中心为圆心的环状凸起，以及至少三条沿上表面径向同时贯穿每个环状凸起的导槽。由于上表面从中心向四周高度渐增且具有环状凸起，这就使环状凸起呈现向中心内凹的形态，使环状凸起外倾斜面与金刚石层之间夹角减小，使复合片外侧在承受高载荷情况下，更均匀把载荷传递到基体，能够有效缓解复合片内应力集中的现象，这种环状凸起增加了基体与金刚石层的接触面积，从而提高复合片在实际应用过程中抵抗冲击波的能力，由于包括至少三条沿上表面径向同时贯穿每个环状凸起的导槽，因此能够避免环状凸起封闭产生的扭转应力。

Description

一种聚晶金刚石复合片基体及聚晶金刚石复合片

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及聚晶金刚石复合片。

背景技术

随着钻采行业的发展，钻采深度越来越深，地层越来越硬，钻采环境越来越复杂，这就对钻采工具的各种性能指标提出了更高的要求。通常情况下，本行业内，除了通过改变金刚石粒度和粘结剂含量来改变其力学性能，还可通过合理改变金刚石与合金结合面的形状来降低内应力，从而提高其力学性能。

现有技术中，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槽型结构归纳起来主要有以下几类：槽型结构为平面的；槽型结构为各种凸起或凹陷的几何形状的；槽型结构为平行沟槽或者交叉沟槽的；槽型结构为曲面的；槽型结构为环状的；槽型结构为多种复杂形状的。然而，上述各种槽型结构的载荷集中情况仍不够好，而且抵抗冲击的能力也有待提升。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种聚晶金刚石复合片基体及聚晶金刚石复合片，能够进一步减少载荷集中的情况，并提高抗冲击能力。

本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片基体，所述基体具有用于与金刚石层相结合的上表面，所述上表面从中心向四周高度渐增，所述上表面上具有以所述上表面中心为圆心的环状凸起，以及至少三条沿所述上表面的径向同时贯穿每个所述环状凸起的导槽。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述环状凸起的横截面为三角形或梯形。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述环状凸起的数量为2个至3个。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述上表面的半径方向与水平面之间的夹角范围为5°至8°。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述上表面的中心与四周边缘部位的高度差范围为0.4毫米至0.8毫米。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述导槽的数量为4条至5条，且所述导槽分别位于对所述环状凸起进行等分的位置。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述环状凸起的顶部还具有圆弧角。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述上表面的中心还具有台体。

本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片包括如上面任一项所述的聚晶金刚石复合片基体，所述聚晶金刚石复合片基体上固定有金刚石层。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片基体，由于其上表面从中心向四周高度渐增，该上表面上具有以上表面中心为圆心的环状凸起，这样就使得环状凸起呈现一种向圆心处内凹的形态，使环状凸起的外倾斜面与金刚石层平面之间的夹角减小，使聚晶金刚石复合片的外侧在承受高载荷的情况下，能更均匀把载荷传递到基体上，因此能够有效缓解复合片内应力集中的现象，而且这种环状凸起增加基体与金刚石层的接触面积，从而提高复合片在实际应用过程中抵抗冲击的能力，另外，由于还包括至少三条沿上表面的径向同时贯穿每个环状凸起的导槽，因此能够避免环状凸起的封闭产生的扭转应力，优化其压应力。本实用新型提供的聚晶金刚石复合片，由于具有上述基体，因此载荷集中的情况有所缓解，抗冲击能力也更强。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种聚晶金刚石复合片基体的示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种聚晶金刚石复合片基体及聚晶金刚石复合片，能够进一步减少载荷集中的情况，并提高抗冲击能力。

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。

本申请提供了一种聚晶金刚石复合片基体的实施例，参考图1，图1为本申请提供的一种聚晶金刚石复合片基体的示意图，该聚晶金刚石复合片基体具有用于与金刚石层相结合的上表面1，上表面1从中心向四周高度渐增，也就是说，上表面1的中心所在的位置是最低的，从该中心向四周任意方向延伸的高度越来越大，而且这种坡度一直延伸到上表面的外边缘，具体的坡度大小可以根据实际的应力分布需求情况来定，此处并不限制，而且上表面1上具有以该上表面1的中心为圆心的环状凸起2，这种环状凸起2的数量可以是一个、两个或者更多，此处并不限制，当数量为两个以上时，这些环状凸起2必须是同心的，也就是说，这些环状凸起的圆心必须全都与该上表面1的中心重合，这样才能保证各个方向上应力的均匀性，不会出现某个位置应力聚集的现象，另外，这种环状凸起2可以优选的与上表面1相垂直，由于上表面1是从中心向四周逐渐升高的，因此有一定的坡度，那么，该环状凸起在高度方向上就是凹向上表面1的中心的，由于在实际应用过程中，复合片的作用部位主要是圆周边沿一定距离的复合层，因此聚晶金刚石复合片的外侧会承受较高的载荷，而这种结构中的各个环状凸起2的外倾斜面与其上面的金刚石层的平面之间的夹角减小，就能够更均匀把载荷传递到基体上，尤其是最外侧的环状凸起起到的作用最大，位于内圈的各个环状凸起间接起到传递载荷的作用，因此能够在工作过程中转移冲击波，有效缓解复合片内应力集中的现象，当然还可以选用其他的角度，只要在86°至94°之间其实都是可以的，这种环状凸起2的截面可以是三角形、梯形或者其他类似形状，此处并不限制，而且该聚晶金刚石复合片基体中还包括至少三条沿上表面1的径向同时贯穿每个环状凸起2的导槽3，该导槽3的具体形状不限，可以是长方形或者梯形等等，主要是能将每个环状凸起2都贯穿即可，可以优选的利用等腰梯形以等比例扩大的方式，向外除去部分环状凸起2之后，就能够使整体呈至少三块扇形区域，而且这些环状凸起2的分布位置也不限制，也就是说可以等分圆周，也可以不等分圆周，都是可以根据实际需要来选择的，这种导槽3的最靠近中心的部位的宽度可以优选为0.5mm至1.4mm，也就是说每个导槽至少将环状凸起2开出这种宽度的空隙，从而能够优化内应力，当然其宽度具体是根据整体方案来设定，不宜过小，因为宽度太小的话，整体形状就不容易协调，需要说明的是，该实施例的结构中必须设置导流槽3，因为如果不设置导流槽3的话，环状凸起2的分割可导致最外侧的复合层与中心部分之间的整体一致性降低，这不利于整体的抗冲击性能。

从上述技术方案可以看出，本申请所提供的聚晶金刚石复合片基体的实施例中，由于上表面从中心向四周高度渐增，上表面上具有以上表面中心为圆心的环状凸起，这就使得环状凸起呈现一种向中心位置内凹的形态，使环状凸起的外倾斜面与金刚石层之间的夹角减小，使聚晶金刚石复合片的外侧在承受高载荷的情况下，能更均匀把载荷传递到基体上，从而减小局部载荷过大情况，且这种环状凸起又增加了该基体与金刚石层的接触面积，从而提高复合片在实际应用过程中抵抗冲击波的能力，另外，由于还包括至少三条沿上表面的径向同时贯穿每个环状凸起的导槽，因此能够避免环状凸起封闭产生的扭转应力，优化其压应力。

在一个具体的实施例中，上述环状凸起2的数量为2个至3个，这相对于只有一个环状凸起2的方案来说，与金刚石层的接触面积更大，因此能更好的抵抗工作过程中的产生的冲击力，而且更多的环状凸起能够更好的平衡与分散上表面1上的应力，从而更充分的避免应力集中。

在另一个具体的实施例中，上表面1的半径方向与水平面之间的夹角范围为5°至8°，也就是说该实施例中的上表面1的坡度具体为5°至8°，设置这种夹角是为了限制环状凸起所在表面的位置。更具体的一个例子是：上表面1的中心与四周边缘部位的高度差范围为0.4毫米至0.8毫米，当然这些都是优选方案，还可根据实际需要对这些参数进行微调，此处并不构成限制。

在一个优选实施例中，导槽的数量为4条至5条，且导槽分别位于对环状凸起进行等分的位置，具体而言，就是当具有4条导槽时，将环状凸起四等分，每相邻的两个导槽之间呈90°，这样的聚晶金刚石复合片基体在工作时应力就会在整个圆周上呈现对称式分布，不会出现某个位置应力集中的现象，而且当具有5条导槽时，将环状凸起五等分，每相邻的两个导槽之间呈72°，同样起到避免上表面1的应力集中的作用。

而且，为了优化复合片内部应力分布情况，还可以在环状凸起2的顶部设置圆弧角，这种圆弧角的设置避免了环状凸起2的顶部的应力集中现象，更好的将此处的应力传递到更大面积上，可见这种设计能够提高聚晶金刚石复合片的使用效能。。

继续参考图1，在上面任一个实施例中，都可以在上表面1的中心设置台,4，这里设置的台体4是粘结剂上升通道，台体4过高或过低都影响钴的上升运动，进而影响复合片整体的质量，同时台体起到优化整体美观的作用，当然这仅是优选方案，还可以根据情况不设置台体，此处并不进行限制。

本申请还提供了一种聚晶金刚石复合片的实施例，由于包括如上面任一项的聚晶金刚石复合片基体，而且聚晶金刚石复合片基体上固定有金刚石层，因此能够降低聚晶金刚石复合片界面应力，保证产品性能的一致性和稳定性，而且，使金刚石层与聚晶金刚石基体之间的结合面积大大增加，降低生产过程中金刚石层从聚晶金刚石基体上脱落的概率。

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 (9)

1.一种聚晶金刚石复合片基体，其特征在于，所述基体具有用于与金刚石层相结合的上表面，所述上表面从中心向四周高度渐增，所述上表面上具有以所述上表面中心为圆心的环状凸起，以及至少三条沿所述上表面的径向同时贯穿每个所述环状凸起的导槽。

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，所述环状凸起的横截面为三角形或梯形。

3.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，所述环状凸起的数量为2个至3个。

4.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，所述上表面的半径方向与水平面之间的夹角范围为5°至8°。

5.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，所述上表面的中心与四周边缘部位的高度差范围为0.4毫米至0.8毫米。

6.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，所述导槽的数量为4条至5条，且所述导槽分别位于对所述环状凸起进行等分的位置。

7.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，所述环状凸起的顶部还具有圆弧角。

8.根据权利要求1-7任一项所述的聚晶金刚石复合片基体，其特征在于，所述上表面的中心还具有台体。

9.一种聚晶金刚石复合片，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的聚晶金刚石复合片基体，所述聚晶金刚石复合片基体上固定有金刚石层。