CN210178286U - 一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和碳化钨硬质合金基体；其中，所述的碳化钨硬质合金基体上表面设有不经过圆心的辐射形径向斜筋和径向斜槽；其中，由径向斜筋组成环形结构，相邻环形结构之间为环形沟槽，碳化钨硬质合金基体的上表面中部为圆形的中心凸台，在最外侧的径向斜筋与边缘平台之间设有过渡圆弧。本实用新型利用其环形沟槽及不过圆心的辐射型分布开槽，可增加聚晶金刚石层与硬质合金基体层的结合力，提高复合片的抗冲击性能，从而提高钻头寿命及钻井平台的操控平稳性。
Description
技术领域
本实用新型属于超硬复合材料技术领域，尤其涉及一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片。
背景技术
金刚石以其超高的硬度、耐磨性被视为理想的钻进材料和切削加工材料，而聚晶金刚石复合片（PDC）的问世则成为金刚石应用技术发展史上一个重要的里程碑。目前，聚晶金刚石复合片作为超耐磨切削元件已在旋转钻头、金刚石钻头等工具中使用，其广泛应用于石油、天然气钻探等领域。随着勘探理念转变、创新，非常规油气（比如页岩油、气等）勘探取得迅猛发展，较深复杂地层使用的钻头设计及其聚晶金刚石复合片的性能需要不断提升，尤其是钻进坚硬岩层、坚韧夹层等地层，需要聚晶金刚石复合片具有很高的冲击性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于通过改变聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石层与硬质合金结合处的结合结构，提供一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，此聚晶金刚石复合片在用于钻进坚硬岩层、坚韧夹层等地层，利用其高结合强度的特性提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性能，从而提高钻头寿命及钻井平台的操控平稳性。
本实用新型采用的技术方案为：一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和碳化钨硬质合金基体；其中，所述的碳化钨硬质合金基体上表面设有不经过圆心的辐射形径向斜筋和径向斜槽；其中，由径向斜筋组成环形结构，相邻环形结构之间为环形沟槽，碳化钨硬质合金基体的上表面中部为圆形的中心凸台，在最外侧的径向斜筋与边缘平台之间设有过渡圆弧。
进一步，所述的环形结构之间具有数量不等的均布的径向斜槽。
进一步，所述环形结构为一至四个；每个环形结构的宽度为1.0-8.0mm。
进一步，所述径向斜槽的宽度为0.2-3.0mm。
进一步，所述径向斜槽与环形结构的中心线的夹角角度为5-30°。
进一步，所述中心凸台的高度高于、低于或等于径向斜筋的高度。
本实用新型的有益效果为：本实用新型利用其环形沟槽及不过圆心的辐射型分布开槽，可增加聚晶金刚石层与硬质合金基体层的结合力，提高复合片的抗冲击性能，从而提高钻头寿命及钻井平台的操控平稳性。
附图说明
图1是本实用新型的立体示意图；
图2是本实用新型中第一种实施例的结构示意图；
图3是本实用新型中第一种实施例的另一种结构示意图；
图4是本实用新型中第二种实施例的结构示意图；
图5是本实用新型中第三种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地理解本实用新型，下面将结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅局限于下面的实施例。基于本实用新型中实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前体下所获得其它所有实施例，均将属于本实用新型保护的范畴。
如图1和图2所示，本实用新型包括聚晶金刚石层201及与其相粘结的碳化钨硬质合金基体101，其中碳化钨硬质合金基体101的上表面设有边缘平台102、过渡圆弧103、径向斜筋104、中心凸台105、环形沟槽106和径向斜槽107。其中径向斜筋104和径向斜槽107呈放射状排布且不经过圆心，由径向斜筋104组成的环形结构之间由环形沟槽106分割，圆形的中心凸台105设置在环形结构中心，径向斜筋104与边缘平台102之间通过过渡圆弧过渡。该中心凸台105和径向斜筋104用于增加聚晶金刚石层201与碳化钨硬质合金基体101的结合能力，而过渡圆弧103用于降低边缘平台102处的应力。
实施例1
如图2和图3所示，本实施例中边缘平台102宽度为0.89mm；过渡圆弧103为R0.3；中心凸台105直径为1.8mm，高度与径向斜筋104相同或高于径向斜筋104；环形沟槽106宽度为0.4mm；不过圆心的径向斜槽107宽度为0.2mm，组成的环形结构为3层；此类型的碳化钨硬质合金基体101结合高温高压烧结的聚晶金刚石层201，由于其紧密的径向斜槽较多，可分散应力，减少应力的集中，可有效的减少或避免聚晶金刚石脱层现象，适用于坚韧且硬度相对均匀的地层。
实施例2
如图4所示，本实施例与实施例1的不同点为由径向斜筋104所组成的环形结构为2层，中心凸台105的高度小于径向斜筋104的高度，由于其中心凸台105的高度低于周围径向筋的高度，在与聚晶金刚石层进行结合时，相比于图2和图3，PDC能更好的与碳化钨基体相结合，增加聚晶金刚石层的把持力，更能提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性能及耐磨性。
实施例3
如图5所示，本实施例中的边缘平台102宽度为1.12mm；过渡圆弧103为R0.5；中心凸台105直径为2.2mm；环形沟槽106宽度为0.5mm，个数为2个；不过圆心的径向斜槽107宽度为0.5mm，其最外圈径向斜槽107个数为22个，且径向斜槽个数从外圈至内依次减半；此类型的硬质合金基体101结合高温高压烧结的聚晶金刚石层201，由于其径向斜槽107的宽度较宽，更能提高与聚晶金刚石复合片PDC层的结合性，从而提高其抗冲击性，适用于极硬岩层、坚韧夹层等复杂地层的钻探。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案前提下，还可做出若干修改或等同替代，这均视为本实用新型的保护范畴。
Claims (6)
1.一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，其特征在于：包括聚晶金刚石层和碳化钨硬质合金基体；其中，所述的碳化钨硬质合金基体上表面设有不经过圆心的辐射形径向斜筋和径向斜槽；其中，由径向斜筋组成环形结构，相邻环形结构之间为环形沟槽，碳化钨硬质合金基体的上表面中部为圆形的中心凸台，在最外侧的径向斜筋与边缘平台之间设有过渡圆弧。
2.根据权利要求1所述的一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述的环形结构之间具有数量不等的均布的径向斜槽。
3.根据权利要求1所述的一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述环形结构为一至四个；每个环形结构的宽度为1.0-8.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述径向斜槽的宽度为0.2-3.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述径向斜槽与环形结构的中心线的夹角角度为5-30°。
6.根据权利要求1所述的一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述中心凸台的高度高于、低于或等于径向斜筋的高度。
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| CN201920802452.XU CN210178286U (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 一种高强度界面结合聚晶金刚石复合片 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113006705A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-22 | 西南石油大学 | 一种具有二次破碎功能的异形聚晶金刚石复合片 |
| CN116677712A (zh) * | 2023-08-02 | 2023-09-01 | 吉林大学 | 一种仿贝壳条纹的表面织构脱钴金刚石止推轴承 |
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2019
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| CN113006705B (zh) * | 2021-03-29 | 2022-03-22 | 西南石油大学 | 一种具有二次破碎功能的异形聚晶金刚石复合片 |
| CN116677712A (zh) * | 2023-08-02 | 2023-09-01 | 吉林大学 | 一种仿贝壳条纹的表面织构脱钴金刚石止推轴承 |
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