CN211874401U - 分段式切削刃聚晶金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种分段式切削刃聚晶金刚石复合片，应用于PDC钻头，至少包括基层基体，以及在基层基体上高温高压烧结而成的聚晶超硬材料层，所述聚晶超硬材料层的横截面与所述基层基体的横截面一致，所述基层基体和聚晶超硬材料层形成切削部；还包括碳化钨部，所述碳化钨部与所述切削部固接，两者配合构成圆柱状。本实用新型的有益效果主要体现在：设计精巧，将该复合片分割成若干等份，其中一个或多个切削部用于切削和研磨工作，其余用碳化钨部填充材料用来支撑该复合片和保持不切削部分的形状，该复合片可如同一个完整的未切割的金刚石复合片一样附接在钻头本体上，增加利用率，降低成本。

Description

分段式切削刃聚晶金刚石复合片

技术领域

本实用新型涉及钻探设备技术领域，具体而言，尤其涉及一种分段式切削刃聚晶金刚石复合片。

背景技术

金刚石复合片（简称PDC）是将金刚石微粉与硬质合金基体组装在一起后，在六面顶压机上在高温高压条件下烧结而成的超硬复合材料。它由聚晶金刚石和硬质合金基体构成，兼顾了聚晶金刚石高硬度、高耐磨性和硬质合金基体良好的抗冲击韧性、可焊性的优点，因此被广泛使用于石油（气）钻探、地质勘探、煤田钻采等行业领域。

随着石油（气）钻井深度的不断增加，钻遇地层日益复杂，人类对PDC钻头的使用寿命要求也越来越高。而PDC作为PDC钻头的主要工作部件，其是经焊接固定在钻头基体上，也就使得PDC的切削刃位置是固定不变的，PDC自始至终只有一小部分参与岩层的切削，为了提高PDC钻头的寿命，我们首先想到的就是增加PDC的聚晶超硬材料层厚度，但随着聚晶超硬材料层的加厚，会使得聚晶超硬材料层的烧结变得困难，同时，加厚的金刚石层会使得PDC边缘拉应力区宽度成倍增加，PDC边缘界面附近轴向的最大拉应力和最大剪应力也显著增加，最终造成PDC界面极易产生裂纹。这样的后果就是，一方面 会严重影响产品生产的成品率；另一方面，如果PDC的裂纹出现在钻进工作中，会造成钻头失效，严重影响钻进效率，从而给钻井工作造成巨大损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种分段式切削刃聚晶金刚石复合片。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种分段式切削刃聚晶金刚石复合片，应用于PDC钻头，至少包括基层基体，以及在基层基体上高温高压烧结而成的聚晶超硬材料层，所述聚晶超硬材料层的横截面与所述基层基体的横截面一致，所述基层基体和聚晶超硬材料层形成切削部；还包括碳化钨部，所述碳化钨部与所述切削部固接，两者配合构成圆柱状。

优选的，所述切削部和碳化钨部均呈半圆柱状，所述切削部和碳化钨部之间通过钎焊箔固接，所述钎焊箔的直径等于所述切削部和碳化钨部的横截面半圆形的直径，所述钎焊箔的高度等于所述切削部和碳化钨部的高度。

优选的，所述碳化钨部上开设有与所述切削部外轮廓相匹配的容置槽，所述切削部通过钎焊箔焊接在所述碳化钨部的容置槽内，所述钎焊箔第一面的长度等于所述切削部第一侧面的长度，所述钎焊箔第二面的长度等于所述切削部第二侧面的长度，所述切削部第一侧面和切削部第二侧面的夹角小于180°。

优选的，所述切削部呈对称结构设置，所述切削部第一侧面和切削部第二侧面形成的夹角为90°，所述切削部之间还设有呈对称结构设置的所述碳化钨部，所述碳化钨部与所述切削部之间通过钎焊箔焊接。

优选的，所述切削部和碳化钨部之间通过热电阻胶粘结。

优选的，所述聚晶超硬材料层为聚晶金刚石层或聚晶立方氮化硼。

本实用新型的有益效果主要体现在：设计精巧，将该复合片分割成若干等份，其中一个或多个切削部用于切削和研磨工作，其余用碳化钨部填充材料用来支撑该复合片和保持不切削部分的形状，该复合片可如同一个完整的未切割的金刚石复合片一样附接在钻头本体上，增加利用率，降低成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型第一实施例的立体图；

图2：本实用新型第一实施例的爆炸图；

图3：本实用新型第二实施例的立体图；

图4：本实用新型第二实施例的爆炸图；

图5：本实用新型第三实施例的立体图；

图6：本实用新型第三实施例的爆炸图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图6所示，本实用新型揭示了一种分段式切削刃聚晶金刚石复合片，主要应用于PDC钻头，当然，亦可用于端铣刀、用于铣削或车床车削的刀刃可替换式切削刀片、金工锯、齿轮刀具、铰刀、丝锥或者用于对曲轴进行销铣削的刀片、用于切割玻璃基板的切割件、光纤切割器。

该复合片包括基层基体1，以及在基层基体1上高温高压烧结而成的聚晶超硬材料层2，所述聚晶超硬材料层2为聚晶金刚石复合层或聚晶立方氮化硼。所述聚晶超硬材料层2的横截面与所述基层基体1的横截面一致，所述基层基体1和聚晶超硬材料层2形成切削部3；还包括碳化钨部4，所述切削部3和碳化钨部4之间通过热电阻胶粘结，两者配合构成圆柱状。上述设计精巧，仅需保证参与岩层切削的为切削部，其它采用填充材料，可从源头上解决了技术问题，最大程度上降低成本。即：将该复合片分割成若干等份，其中一个或多个切削部用于切削和研磨工作，其余用碳化钨部填充材料用来支撑该复合片和保持不切削部分的形状，该复合片可如同一个完整的未切割的金刚石复合片一样附接在钻头本体上，增加利用率，降低成本。

本实用新型与现有技术相比，传统聚晶金刚石复合片包含一个圆柱形的超硬材料层，但由于金刚石复合片被固定焊接在PDC钻头上，其超硬材料层仅有局部参与切削工作，至少有一半的体积只是作为焊接的受体被包裹在钻头体内，无法参与切削工作，对聚晶超硬材料层是一种浪费。本实用新型上述的设计可最大程度上提高聚晶超硬材料层的利用率，大幅降低了单位钻探量对聚晶超硬材料层的消耗，降低成本。

如图1至图2所示，本实用新型第一实施例中，所述切削部3和碳化钨部4均呈半圆柱状，所述切削部3和碳化钨部4之间通过钎焊箔5固接，所述钎焊箔5的直径等于所述切削部3和碳化钨部4的横截面半圆形的直径，所述钎焊箔5的高度等于所述切削部3和碳化钨部4的高度。

如图3至图4所示，本实用新型第二实施例中，所述碳化钨部4上开设有与所述切削部3外轮廓相匹配的容置槽41，所述切削部3通过钎焊箔5焊接在所述碳化钨部4的容置槽41内，所述钎焊箔5第一面51的长度等于所述切削部3第一侧面31的长度，所述钎焊箔5第二面52的长度等于所述切削部3第二侧面32的长度，所述切削部3第一侧面31和切削部3第二侧面32的夹角小于180°。

如图5至图6所示，本实用新型第三实施例中，所述切削部3呈对称结构设置，所述切削部3第一侧面31和切削部3第二侧面32形成的夹角为90°，所述切削部3之间还设有呈对称结构设置的所述碳化钨部4，所述碳化钨部4与所述切削部3之间通过钎焊箔5焊接。

上述实施例中，优选采用钎焊箔5，是由于钎焊箔为一个薄片状的钎料，可以根据焊接需求选择不同形状的钎焊箔，例如圆形，正方形，梯形等，灵活性较强，可根据碳化钨部4与所述切削部3分割成不同规格尺寸的形状。另外，选择钎焊箔，也是由于钎焊箔本身厚度，组成成分具有均匀性，在焊接时，在对接焊接缝，可以与切削切段和碳化钨切段贴合紧密，焊接缝大大减少，且由于其均匀性，可以保持产品的平行度或垂直度问题。

当然，所述切削部3和碳化钨部4亦可为其它结构，均属于本实用新型的保护范畴。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.分段式切削刃聚晶金刚石复合片，应用于PDC钻头，其特征在于：至少包括基层基体（1），以及在基层基体（1）上高温高压烧结而成的聚晶超硬材料层（2），所述聚晶超硬材料层（2）的横截面与所述基层基体（1）的横截面一致，所述基层基体（1）和聚晶超硬材料层（2）形成切削部（3）；还包括碳化钨部（4），所述碳化钨部（4）与所述切削部（3）固接，两者配合构成圆柱状。

2.根据权利要求1所述的分段式切削刃聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述切削部（3）和碳化钨部（4）均呈半圆柱状，所述切削部（3）和碳化钨部（4）之间通过钎焊箔（5）固接，所述钎焊箔（5）的直径等于所述切削部（3）和碳化钨部（4）的横截面半圆形的直径，所述钎焊箔（5）的高度等于所述切削部（3）和碳化钨部（4）的高度。

3.根据权利要求1所述的分段式切削刃聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述碳化钨部（4）开设有与所述切削部（3）外轮廓相匹配的容置槽（41），所述切削部（3）通过钎焊箔（5）焊接在所述碳化钨部（4）的容置槽（41）内，所述钎焊箔（5）第一面（51）的长度等于所述切削部（3）第一侧面（31）的长度，所述钎焊箔（5）第二面（52）的长度等于所述切削部（3）第二侧面（32）的长度，所述切削部（3）第一侧面（31）和切削部（3）第二侧面（32）的夹角小于180°。

4.根据权利要求1所述的分段式切削刃聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述切削部（3）呈对称结构设置，所述切削部（3）第一侧面（31）和切削部（3）第二侧面（32）形成的夹角为90°，所述切削部（3）之间还设有呈对称结构设置的所述碳化钨部（4），所述碳化钨部（4）与所述切削部（3）之间通过钎焊箔（5）焊接。

5.根据权利要求1所述的分段式切削刃聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述切削部（3）和碳化钨部（4）之间通过热电阻胶粘结。

6.根据权利要求1所述的分段式切削刃聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述聚晶超硬材料层（2）为聚晶金刚石复合层或聚晶立方氮化硼。

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