CN209637694U - 一种金刚石复合片基体 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种金刚石复合片基体，由底面、复合面及侧面组成；复合面依次由从中央到外沿设置的中央凸台、内凹进环槽面、里环凸台、外凹进环槽面、外环凸台以及与侧面相接的外环外沿平面组成；中央凸台与里环凸台和外环凸台的顶面在同一个平面上；内凹进环槽面、外凹进环槽面的横截面相同；里环凸台和外环凸台分别被若干呈旋转放射状、均匀设置的非径向凹槽均匀切割；本实用新型复合面采用多个凸台、凹进环槽面与非径向旋转凹直槽相结合的方式，几何参数设计合理，产品模压成型性能好，能实现有效复合面积最优化，复合强度高，具有很强的抗剥落和抗冲击能力，且复合后产品在钻具上焊接时无方向性，焊接效率高。

Description

一种金刚石复合片基体

技术领域

本实用新型涉及一种与金刚石粉复合的硬质合金基体，尤其涉及该基体与金刚石粉接触的复合面结构。

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，主要应用于石油与矿山钻探工具等。

硬质合金基体的上表面即复合面，为了使金刚石层与硬质合金基体的有效复合面积与复合强度最大化，可以设计各种各样的沟槽或凸起，比如条纹状的、网格状的、放射状的等等。但是，任何几何形状及其几何参数的设计，都不能只顾及其复合性能，必须兼顾模具制造工艺和基体的压制成型性能，使三者之间达到有效地平衡。如果槽型参数不合理，硬质合金基体的生产就可能实现不了：①成型电极在数铣加工时，刀具会发生干涉或断刀而导致无法加工；②产品压制成型性能差，压制脱模困难，压制成本高，或者无法模压生产；③模具加工达不到高精度的表面要求；④产品烧结后，几何形状或几何尺寸达不到预期效果，影响使用性能等等。

发明内容

本实用新型针对有效复合面积最大化、复合强度高、抗剥落和抗冲击能力强，而且复合后产品在钻具上焊接时没有方向性，焊接效率高的要求，提供一种新的金刚石复合片基体，不仅满足上述要求，而且复合面几何形状、结构独特，几何参数设计合理，成型性能好，表面质量和合格率高。

本实用新型的金刚石复合片基体，由底面、与之相对的复合面及连接底面和复合面的侧面组成；所述复合面依次由从中央到外沿设置的中央凸台、内凹进环槽面、里环凸台、外凹进环槽面、外环凸台以及与侧面相接的外环外沿平面组成；中央凸台与里环凸台和外环凸台的顶面在同一个平面上，复合面外环外沿平面低于外环凸台；内凹进环槽面和外凹进环槽面的横截面相同，内凹进环槽面与中央凸台、里环凸台的顶面通过圆弧联结，外凹进环槽面与里环凸台、外环凸台的顶面通过圆弧联结；里环凸台被若干非径向凹槽一均匀切割，外环凸台被若干非径向凹槽二均匀切割。

作为优化，所述内凹进环槽面、外凹进环槽面的横截面底部均为半径相等的圆弧，其槽深相等；所述内凹进环槽面与中央凸台、里环凸台的顶面的联结圆弧半径、与外凹进环槽面与里环凸台、外环凸台的顶面的联结圆弧半径均相等；所述复合面外环外沿平面低于外环凸台顶面；

作为优化二，所述若干非径向凹槽一和非径向凹槽二为若干呈旋转放射状、均匀设置的非径向直凹槽；分别为若干呈旋转放射状、均匀设置的非径向直凹槽；所述非径向凹槽一与径向之间有一个水平投影角度，非径向凹槽二与径向之间有一个水平投影角度，且非径向凹槽二间隔一个的水平投影中心线与凹槽的水平投影中心线重合；所述非径向凹槽二与径向之间的水平投影呈环形阵列且水平投影阵列数为偶数；所述非径向凹槽一与径向之间的水平投影角度是非径向凹槽二与径向之间的水平投影角度的2倍。

所述非径向凹槽一和非径向凹槽二的槽底是圆弧面，与所述里环凸台和外环凸台交接处圆弧联结。

所述非径向凹槽一和非径向凹槽二的槽底的圆弧面半径相等；非径向凹槽一与所述里环凸台交接处的圆弧半径，及非径向凹槽二与所述外环凸台（33）交接处的圆弧半径相等, 槽深均相等。

所述内凹进环槽面、外凹进环槽面的横截面底部的圆弧半径均为R₁，槽深均为h₁；内凹进环槽面与中央凸台、里环凸台的顶面的联结圆弧半径、外凹进环槽面与里环凸台、外环凸台的顶面的联结圆弧半径均为r₁；非径向凹槽一和非径向凹槽二的槽底的圆弧面半径均为R₂，槽深均为h；非径向凹槽一和非径向凹槽二的槽底圆弧面，与里环凸台和外环凸台交接处的联结圆弧半径均为r₂；所述复合面外环外沿平面与外环凸台顶面的距离为h₂；作为优化三，所述R₁= R₂，r₁= r₂，h≤h₁≤h₂。所述R₁= R₂，r₁= r₂，h₁≤ h₂。

本实用新型，尤其是复合面由依次从中央到外沿设置的三个凸台、2个内凹环槽面组成，且里环凸台和外环凸台分别被若干呈旋转放射状、均匀设置的非径向均匀切割，几何形状、结构独特，有效复合面积实现了最大化，复合强度高，具有很强的抗剥落和抗冲击能力，而且复合后产品在钻具上焊接时没有方向性，焊接效率高。在基体的生产方面，几何参数设计合理，模具制作工艺可行，能够保证高精度的表面质量，产品模压成型性能好，压制合格率高。

附图说明：

图1是本实用新型的金刚石复合片基体的主剖视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的e-e剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的金刚石复合片基体，由底面1、与之相对的复合面3及连接底面1和复合面3的侧面2组成。复合面3包括依次从中央到外沿设置的中央凸台31、内凹进环槽面36、里环凸台32、外凹进环槽面37、外环凸台33以及与侧面2相接的外环外沿平面38。中央凸台31与里环凸台32和外环凸台33的顶面在同一个平面上，外环外沿平面38低于外环凸台33，高度差为h₂。内凹进环槽面36、外凹进环槽面37的横截面底部均为半径为R₁的圆弧，其槽深均为h₁，与中央凸台31、里环凸台32、外环凸台33的顶面的圆弧联结半径为r₁。

如图2所示，里环凸台32和外环凸台33分别被若干非径向凹槽一34和非径向凹槽二35均匀切割。非径向凹槽一34和非径向凹槽二35为若干呈旋转放射状、均匀设置的非径向直凹槽；非径向凹槽一34与径向之间的水平投影角度2δ°，非径向凹槽二35与径向之间的水平投影角度δ°，且非径向凹槽二35间隔一个的水平投影中心线与非径向凹槽一34的水平投影中心线重合；为便于加工，δ°角度可以被360°整除，即：非径向凹槽二35与径向之间的水平投影呈环形阵列且水平投影阵列数为偶数；非径向凹槽一34与径向之间的水平投影角度2δ°是非径向凹槽二35与径向之间的水平投影角度δ°的2倍。

如图3所示，非径向凹槽一34和非径向凹槽二35的槽底的圆弧面半径均为R₂，与里环凸台32和外环凸台33交接处的圆弧半径均为r₂，其槽深均为h。

作为优化，各尺寸之间的关系：R₁=R₂，r₁=r₂，h≤h₁≤h₂。

本实用新型复合面采用多个凸台、凹进环槽面与非径向旋转凹直槽相结合的方式，几何形状、结构独特，有效复合面积实现了最优化，复合强度高，具有很强的抗剥落和抗冲击能力，而且复合后产品在钻具上焊接时无方向性，焊接效率高。几何参数设计合理，模具制作工艺可行，能够保证高精度的表面质量，产品模压成型性能好，压制合格率高。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进，尤其是只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，比如凸台、凹进环槽数量，非径向凹槽二与径向之间的水平投影角度，以及各尺寸之间的关系等。所以本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种金刚石复合片基体，由底面（1）、与之相对的复合面（3）及连接底面（1）和复合面（3）的侧面（2）组成；其特征在于：所述复合面（3）依次由从中央到外沿设置的中央凸台（31）、内凹进环槽面（36）、里环凸台（32）、外凹进环槽面（37）、外环凸台（33）以及与侧面（2）相接的外环外沿平面（38）组成；所述中央凸台（31）与里环凸台（32）和外环凸台（33）的顶面在同一个平面上，所述复合面外环外沿平面（38）低于外环凸台（33）；所述内凹进环槽面（36）和外凹进环槽面（37）的横截面相同，所述内凹进环槽面（36）与中央凸台（31）、里环凸台（32）的顶面通过圆弧联结，外凹进环槽面（37）与里环凸台（32）、外环凸台（33）的顶面通过圆弧联结；所述里环凸台（32）被若干非径向凹槽一（34）均匀切割，所述外环凸台（33）被若干非径向凹槽二（35）均匀切割。

2.根据权利要求1所述的金刚石复合片基体，其特征在于：所述内凹进环槽面（36）、外凹进环槽面（37）的横截面底部均为半径相等的圆弧，其槽深相等；所述内凹进环槽面（36）与中央凸台（31）、里环凸台（32）的顶面的联结圆弧半径、与外凹进环槽面（37）与里环凸台（32）、外环凸台（33）的顶面的联结圆弧半径均相等；所述复合面外环外沿平面（38）低于外环凸台（33）顶面。

3.根据权利要求1所述的金刚石复合片基体，其特征在于：所述若干非径向凹槽一（34）和非径向凹槽二（35）分别为若干呈旋转放射状、均匀设置的非径向直凹槽；所述非径向凹槽一（34）与径向之间有一个水平投影角度，非径向凹槽二（35）与径向之间有一个水平投影角度，且非径向凹槽二（35）间隔一个的水平投影中心线与凹槽（34）的水平投影中心线重合；所述非径向凹槽二（35）与径向之间的水平投影呈环形阵列且水平投影阵列数为偶数；所述非径向凹槽一（34）与径向之间的水平投影角度是非径向凹槽二（35）与径向之间的水平投影角度的2倍。

4.根据权利要求1或3所述的金刚石复合片基体，其特征在于：所述非径向凹槽一（34）和非径向凹槽二（35）的槽底是圆弧面，与所述里环凸台（32）和外环凸台（33）交接处圆弧联结。

5.根据权利要求4所述的金刚石复合片基体，其特征在于：所述非径向凹槽一（34）和非径向凹槽二（35）的槽底的圆弧面半径相等；所述非径向凹槽一（34）与所述里环凸台（32）交接处的圆弧半径，及所述非径向凹槽二（35）与所述外环凸台（33）交接处的圆弧半径相等；槽深均相等。

6.根据权利要求2或5所述的金刚石复合片基体，其特征在于：

所述内凹进环槽面（36）、外凹进环槽面（37）的横截面底部的圆弧半径均为R₁，槽深均为h₁；

所述内凹进环槽面（36）与中央凸台（31）、里环凸台（32）的顶面的联结圆弧半径、外凹进环槽面（37）与里环凸台（32）、外环凸台（33）的顶面的联结圆弧半径均为r₁；

所述非径向凹槽一（34）和非径向凹槽二（35）的槽底的圆弧面半径均为R₂，槽深均为h；

所述非径向凹槽一（34）和非径向凹槽二（35）的槽底圆弧面，与所述里环凸台（32）和外环凸台（33）交接处的联结圆弧半径均为r₂；所述复合面外环外沿平面（38）与外环凸台（33）顶面的距离为h₂；

所述R₁= R₂，r₁= r₂，h≤h₁≤h₂。