CN213330910U - 塑性地层用金刚石复合片和钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种塑性地层用金刚石复合片和钻头，该塑性地层用金刚石复合片包括基体和金刚石层，金刚石层设置在基体上，金刚石层的中心处沿基体的轴向的内凹处设置有球凸面；金刚石层上设置有两个以上的斜面，斜面连接在金刚石层的径向侧壁与金刚石层的轴向顶部端面之间，斜面位于下凹部的外周上，两个相邻的斜面相交形成有切削部，切削部所对应的两个斜面之间的夹角为100°～150°；采用以上结构，两个斜面相交形成一个尖锐的切削部，该种切削部形成结构能够增加切削部的锋利程度，使复合片更快地切入地层，内凹处的球凸面的设置能够将切削过程中产生的切削物快速从地层的切削面翻离，从而加快进尺速度，使切削部保持较好的自锐性。

Description

塑性地层用金刚石复合片和钻头

技术领域

本实用新型涉及超硬复合材料领域，具体是涉及一种塑性地层用金刚石复合片和钻头。

背景技术

为提高复合片在工作时的钻进效率，人们开始使用具有异型齿的金刚石复合片，在现有的金刚石复合片上以非平面结构设置有多个切削刃，多个切削刃沿复合片的周向设置在复合片的不同位置上。其中在现有的复合片中，非平面结构一般指凸起的屋脊形状曲面结构，切削刃位于屋脊形状曲面结构位于金刚石复合片边缘的端部处，此时切削刃呈弧形。

在复合片钻进均质中硬地层过程中会偶遇十分坚硬并且胶结质密岩层，该种塑性地层一般不厚，但是呈弧形的切削刃不够锋利，很难钻进塑性地层，并且进尺速度慢，或根本没有进尺，因此需要一种切削效果更好的金刚石复合片。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种切削刃更锋利的塑性地层用金刚石复合片。

本实用新型的第二目的是提供一种包括上述塑性地层用金刚石复合片的钻头。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的塑性地层用金刚石复合片包括基体和金刚石层，金刚石层设置在基体上，金刚石层的中心处沿基体的轴向内凹设置有下凹部；金刚石层上设置有两个以上的斜面，斜面连接在金刚石层的径向侧壁与金刚石层的轴向顶部端面之间，斜面位于下凹部的外周上，两个相邻的斜面相交形成有切削部，切削部所对应的两个斜面之间的夹角为100°～150°。

由上述方案可见，两个斜面相交形成一个尖锐的切削部，该种切削部形成结构能够增加切削部的锋利程度，在金刚石复合片切割塑性地层时，更锋利的切削部能够更快地切入地层，并且金刚石层内设置有下凹部，该下凹部的设置能够将切削过程中产生的切削物快速从地层的切削面翻离，从而加快进尺速度，并且下凹部的设置可加快切削产生的切削物的外送，能够减轻切削部的切削压力，使切削部保持较好的自锐性。

进一步的方案是，斜面可为斜平面、内弧斜面或外弧斜面，斜面与水平方向之间的夹角为35°～75°；优选地，斜面为可内弧斜面或外弧斜面，斜面的弧度半径为4.5mm～45mm。

进一步的方案是，斜面上靠近金刚石层的中心轴线处设置有第一斜倒角，切削部上靠近金刚石层的中心轴线处设置有第二斜倒角，第一斜倒角和第二斜倒角的倾斜角度可相同,基于金刚石层上与基体的接触平面,第一斜倒角和第二斜倒角倾斜角度为35°～50°。

可见，第二斜倒角的设置可增加切削部的耐磨性和切入地层的抗冲击性。

进一步的方案是，下凹部呈球面形，基于金刚石层的轴向顶部端面，下凹部的下凹深度为0.5mm～3.5mm，下凹部的半径为2mm～35mm。

可见，球面形的下凹部的设置，能够更加快速地使切削物从地层的切削层中翻离。

进一步的方案是，下凹部的中心处内凸起设置有球凸面，球凸面的凸起高度为0.5mm～3mm。

可见，球凸面的设置可避免切削物在下凹部内停留时间过长，便于切削物从下凹部内排出。

进一步的方案是，切削部的个数为1至10个，斜面的个数为2个至10个。

可见，增加切削部的个数，增加金刚石复合片上的可切削点，提高金刚石复合片切削的便携度。

进一步的方案是，金刚石层上设置有两个切削部和四个斜面，两个斜面对应一个切削部，一个切削部分别对应的两个斜面之间的夹角为100°～150°。

进一步的方案是，金刚石层上设置有六个切削部和六个斜面，沿金刚石层的周向，斜面的长度相同，两个相邻的斜面相交形成一个切削部，切削部所对应的两个斜面之间的夹角为120°。

进一步的方案是，金刚石层上设置有八个切削部和八个斜面，沿金刚石层的周向，斜面的长度相同，两个相邻的斜面相交形成一个切削部，切削部所对应的两个斜面之间的夹角为130°。

为实现本实用新型的第二目的，本实用新型提供的钻头包括上述的塑性地层用金刚石复合片。

附图说明

图1是本实用新型塑性地层用金刚石复合片实施例一的立体图。

图2是本实用新型塑性地层用金刚石复合片实施例一的俯视图。

图3是沿图2A-A线剖切的剖视图。

图4是本实用新型塑性地层用金刚石复合片实施例二的立体图。

图5是本实用新型塑性地层用金刚石复合片实施例二的俯视图。

图6是沿图5B-B线剖切的剖视图。

图7是本实用新型塑性地层用金刚石复合片实施例三的立体图。

图8是本实用新型塑性地层用金刚石复合片实施例二的俯视图。

图9是沿图8C-C线剖切的剖视图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本实用新型的钻头包括塑性地层用金刚石复合片，钻头应用于地层或其他物体的钻探工作，本实用新型中的金刚石复合片通过两个斜面形成的切削部，并且通过下凹部及下凹部中的球凸面的设置，对切削产生的切削物进行翻离，在两个斜面形成的切削部配合下凹部形成的薄壁内凹的结构,使得切削部更锋利尖锐,从而加快金刚石复合片的进尺速度，该种结构下形成的切削部可应用于硬度高的塑性地层。

参见图1、图4和图7，塑性地层用金刚石复合片包括基体1和金刚石层2，基体1呈圆柱形，金刚石层2沿基体1的轴向设置在基体1上。

金刚石层2上设置有两个以上的斜面3，斜面3连接在金刚石层2的径向侧壁20与金刚石层2的轴向顶部端面21之间，沿金刚石层2的周向，斜面3形成在金刚石层2的边缘处。两个相邻的斜面3相交形成有切削部4，切削部4所对应的两个斜面3之间的夹角为100°～150°。切削部4用于接触待切割物体，通过两个相邻的斜面3相交形成更加锋利尖锐的切削部4实现更快速地切割硬度更高的被切割物体。切削部4的个数为1至10个，斜面3的个数为2个至10个，增加切削部4的个数，增加金刚石复合片上的可切削点，提高金刚石复合片切削的便携度。

参见图1和图2，在实施例一中，金刚石层2上设置有两个切削部4和四个斜面3，两个斜面3对应一个切削部4，一个切削部4分别对应的两个斜面3之间的夹角D1为120°。在本实施例中，沿金刚石层2的周向，四个斜面3的长度相同。两个切削部4沿金刚石层2的第一径向共线设置，并且两个切削部4及对应形成切削部4的两个斜面3的相交结构沿金刚石层2的第二径向对称设置，其中第一径向和第二径向垂直。

在本实施例中，斜面3上靠近金刚石层2的中心轴线处设置有第一斜倒角31，切削部4上靠近金刚石层2的中心轴线处设置有第二斜倒角41，第一斜倒角31和第二斜倒角41倾斜角度可相同，也可以不相同。两个相邻的斜面3上的第一斜倒角31分别与两个相邻的斜面3之间的切削部4上的第二斜倒角41连接。第一斜倒角31和第二斜倒角41形成在金刚石层2顶部的边缘处。在本实施例中,基于金刚石层上与基体的接触平面21,第一斜倒角和第二斜倒角倾斜角度为35°～50°；第一斜倒角或第二斜倒角也可分别呈圆弧形。

参见图4，在实施例二中，金刚石层2上设置有六个切削部4和六个斜面3，两个相邻的斜面3相交形成一个切削部4。参见图5，六个斜面3位于金刚石层2的轴向顶部端面21处的侧边形成一个正六边形；沿金刚石层2的周向，六个斜面3的长度相同，切削部4所对应的两个斜面3之间的夹角D2为120°。

在本实施例中，每个斜面3上也设置有第一斜倒角32，每个切削部4上也设置有第二斜倒角42，第一斜倒角32与其相邻的第二斜倒角42连接。第一斜倒角32的设置可增加斜面3与金刚石层2的轴向顶部端面21连接的圆滑程度，并且提高金刚石层2的耐磨性，第二斜倒角42可增加切削部4的耐磨性。

参见图7，在实施例三中，金刚石层2上设置有八个切削部4和八个斜面3，两个相邻的斜面3相交形成一个切削部4。参见图8，八个斜面3位于金刚石层2的轴向顶部端面21处的侧边形成一个正八边形；沿金刚石层2的周向，斜面3的长度相同，切削部4所对应的两个斜面3之间的夹角D3为130°。

在本实施例中，每个斜面3上也设置有第一斜倒角33；第一斜倒角33的设置可增加斜面3与金刚石层2的轴向顶部端面21连接的圆滑程度，并且提高金刚石层2的耐磨性；但是切削部4上没有设置有第二斜倒角。

当金刚石复合片水平放置时，基体1的底部沿水平方向放置，斜面3与水平方向之间的夹角为35°～75°；斜面3可为斜平面、内弧斜面3或外弧斜面3。若是斜面3为内弧斜面3或外弧斜面3，斜面3的弧度半径为4.5mm～45mm。参见图6，实施例二中的斜面3为斜平面。参见图9，实施三中的斜面3也为斜平面。

参见图3、图6和图9，实施例一、实施例二和实施例三中的金刚石层2上的中心处沿基体1的轴向内凹设置有下凹部5,金刚石层2的中心轴线穿过下凹部5；每个斜面3均位于下凹部5的径向外周上。

下凹部5呈球面形，基于金刚石层2的顶部的端面，下凹部5的下凹深度L1为0.5mm～3.5mm，下凹部5的半径为2mm～35mm。球面形的下凹部5更加圆滑，能够更加快速地使切削物从地层的切削层中翻离，从而加快金刚石复合层的进尺速度。

下凹部5的中心处内设置有球凸面6，球凸面6沿基体1的轴向在下凹部5的底部远离基体1凸起设置；基于下凹部5的最低点，球凸面6的凸起高度L2为0.5mm～3mm。球凸面6的设置可减少下凹部下凹的高度的同时，保持下凹部内部的圆滑，可避免切削物在下凹部5内停留时间过长，便于切削物及时从下凹部5内排出。

每两个相邻的斜面3相交形成一个尖锐的切削部4，该种切削部4形成结构能够增加切削部4的锋利程度，在金刚石复合片切割塑性地层时，更锋利的切削部4能够更快地切入地层，并且金刚石层2内内凹设置在下凹部5，该下凹部5的设置能够将切削过程中产生的切削物快速从地层的切削面翻离，从而加快进尺速度，并且下凹部5的设置可加快切削产生的切削物的外送，能够减轻切削部4的切削压力，使切削部4保持较好的自锐性。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.塑性地层用金刚石复合片，包括基体和金刚石层，所述金刚石层设置在所述基体上，其特征在于：

所述金刚石层的中心处沿所述基体的轴向内凹设置有下凹部；

所述金刚石层上设置有两个以上的斜面，所述斜面连接在所述金刚石层的径向侧壁与所述金刚石层的轴向顶部端面之间，所述斜面位于所述下凹部的外周上，两个相邻的所述斜面相交形成有切削部，所述切削部所对应的两个所述斜面之间的夹角为100°～150°。

2.根据权利要求1所述的塑性地层用金刚石复合片，其特征在于：

所述斜面可为斜平面、内弧斜面或外弧斜面，所述斜面与水平方向之间的夹角为35°～75°；优选地，所述斜面可为内弧斜面或外弧斜面，所述斜面的弧度半径为4.5mm～45mm。

3.根据权利要求1所述的塑性地层用金刚石复合片，其特征在于：

所述斜面上靠近所述金刚石层的中心轴线处设置有第一斜倒角，所述切削部上靠近所述金刚石层的中心轴线处设置有第二斜倒角，所述第一斜倒角和所述第二斜倒角倾斜角度可相同,基于所述金刚石层上与所述基体的接触平面,所述第一斜倒角和所述第二斜倒角的倾斜角度为35°～50°。

4.根据权利要求1所述的塑性地层用金刚石复合片，其特征在于：

所述下凹部呈球面形，基于所述金刚石层的轴向顶部端面，所述下凹部的下凹深度为0.5mm～3.5mm，所述下凹部的半径为2mm～35mm。

5.根据权利要求1所述的塑性地层用金刚石复合片，其特征在于：

所述下凹部的中心处内凸起设置有球凸面，所述球凸面的凸起高度为0.5mm～3mm。

6.根据权利要求1至5任一项所述的塑性地层用金刚石复合片，其特征在于：

所述切削部的个数为1至10个，所述斜面的个数为2个至10个。

7.根据权利要求6所述的塑性地层用金刚石复合片，其特征在于：

所述金刚石层上设置有两个所述切削部和四个所述斜面，两个所述斜面对应一个所述切削部，一个所述切削部分别对应的两个所述斜面之间的夹角为100°～150°。

8.根据权利要求6所述的塑性地层用金刚石复合片，其特征在于：

所述金刚石层上设置有六个切削部和六个斜面，沿所述金刚石层的周向，所述斜面的长度相同，两个相邻的所述斜面相交形成一个所述切削部，所述切削部所对应的两个所述斜面之间的夹角为120°。

9.根据权利要求6所述的塑性地层用金刚石复合片，其特征在于：

所述金刚石层上设置有八个切削部和八个斜面，沿所述金刚石层的周向，所述斜面的长度相同，两个相邻的所述斜面相交形成一个所述切削部，所述切削部所对应的两个所述斜面之间的夹角为130°。

10.钻头，其特征在于：包括如权利要求1至9任一项所述的塑性地层用金刚石复合片。

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