CN213534061U - 一种聚晶金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种聚晶金刚石复合片，包括硬质合金层，以及位于所述硬质合金层的一端的金刚石层，所述金刚石层的中部开设有内孔。由于所述金刚石层的中部开设有内孔，因此需要研磨掉的聚晶金刚石量减少，则砂轮和磨料消耗也随之减少，从而能够降低成本，而且由于具有内孔，因此增加了自由应力面，分散了应力分布，减小了应力最大值，大大减少了合成应力，并且由于钻井过程中需要冷却，具有内孔的话，冷却面积大大增加，较低的磨削温度能够减缓聚晶石墨化速度，提高其耐磨性，同时减少了因为散热不良导致的产品失效，从而能够提高使用过程中的稳定性。

Description

一种聚晶金刚石复合片

技术领域

本实用新型涉及超硬材料设备技术领域，更具体地说，涉及一种聚晶金刚石复合片。

背景技术

聚晶金刚石复合片(简称PDC)是通过高温和超高压将硬质合金和金刚石微粉有机结合在一起形成的一种超硬复合材料，在钻探和切割刀具等行业应用广泛并且无可替代。

目前国内外用于钻探的聚晶金刚石复合片都是实心的，如图1所示，图1为现有的聚晶金刚石复合片的示意图。在硬质合金圆柱101的一端铺金刚石微粉，随后高温高压制成复合材料形成复合层102。由于硬质合金和金刚石的热膨胀系数相差较大，两者在合成后的界面边缘处会产生很大的应力，并且从中心点到边缘处一般是由压应力变为拉应力，这种应力的变化以及边缘处拉应力的存在会导致复合片在烧结过程中造成横裂纹，影响产品的成品率，在焊接过程中容易导致硬质合金低钴区横裂纹的产生，同时也会导致使用过程中聚晶金刚石层脱落。实际上，钻探用PDC只使用了其边缘部分103，而其内部并不参与做功。

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，能够降低成本，减小应力，提升性能，提高产品使用过程中的稳定性。

本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片，包括硬质合金层，以及位于所述硬质合金层的一端的金刚石层，所述金刚石层的中部开设有内孔。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述内孔在厚度方向上贯通所述金刚石层。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述硬质合金层的中部也开设有与所述内孔位置相匹配的通孔。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述内孔的直径为所述金刚石层的直径的四分之一至二分之一。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述内孔的形状为圆形、椭圆形或锥形。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述内孔与所述金刚石层的上表面接触的部位具有倒角。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述金刚石层的形状为屋脊状或三刃齿状。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述倒角的形状为平面或圆弧形。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的上述聚晶金刚石复合片，由于所述金刚石层的中部开设有内孔，因此需要研磨掉的聚晶金刚石量减少，则砂轮和磨料消耗也随之减少，从而能够降低成本，而且由于具有内孔，因此增加了自由应力面，分散了应力分布，减小了应力最大值，大大减少了合成应力，并且由于钻井过程中需要冷却，具有内孔的话，冷却面积大大增加，较低的磨削温度减缓聚晶石墨化速度，提高其耐磨性，同时减少了因为散热不良导致的产品失效，从而能够提高使用过程中的稳定性。

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为现有的聚晶金刚石复合片的示意图；

图2为本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片的实施例的示意图。

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，能够降低成本，减小应力，提升性能，提高产品使用过程中的稳定性。

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。

本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片的实施例如图2所示，图2为本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片的实施例的示意图，该聚晶金刚石复合片包括硬质合金层201，以及位于硬质合金层201的一端的金刚石层202，金刚石层202的中部开设有内孔203。

需要说明的是，这种内孔203可以是在合成时预留出来的空隙，这样就能够节约这个空隙大小的原材料的成本，而且能够降低毛坯的加工量，降低研磨量，该内孔203的尺寸和形状并不限定，而且其可以贯通该聚晶金刚石复合片，也可以不贯通，此处也不限制，当然贯通会更好，不仅容易加工，而且更好的减少应力，另外，该内孔的边缘还可以进行倒角，并且根据复合片的不同的整体形状，还可以适应性的调整该内孔的形状和大小。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的上述聚晶金刚石复合片的实施例中，由于金刚石层的中部开设有内孔，因此需要研磨掉的聚晶金刚石量减少，则砂轮和磨料消耗也随之减少，从而能够降低成本，而且由于具有内孔，因此增加了自由应力面，分散了应力分布，减小了应力最大值，大大减少了合成应力，并且由于钻井过程中需要冷却，具有内孔的话，冷却面积大大增加，较低的磨削温度减缓聚晶石墨化速度，提高其耐磨性，同时减少了因为散热不良导致的产品失效，从而能够提高使用过程中的稳定性。

在上述聚晶金刚石复合片的一个具体实施例中，内孔203在厚度方向上贯通金刚石层202。在该具体实施例中，贯通金刚石层以后能够节省尽可能多的金刚石材料，而且对于应力的降低效果会更好，加工起来也更加容易，当然也可以不贯通金刚石层，此处并不限制。在此基础上，硬质合金层201的中部也可以开设有与内孔203位置相匹配的通孔，也就是说，该内孔203可以同时贯通硬质合金层201和金刚石层202，这样能够进一步节省硬质合金的材料成本，而且全部贯通式也进一步保证应力释放的效果，更好的保证产品使用过程中的稳定性。还需要说明的是，这只是一种优选实施例，实际上可以根据需要来设定该内孔203在硬质合金层202中延伸的深度，此处并不限制。

在上述聚晶金刚石复合片的另一个具体实施例中，内孔203的直径可以为金刚石层202的直径的四分之一至二分之一，该内孔203的轴线应与复合片的轴线重合，该内孔203的直径可进一步优选为金刚石层202的直径的三分之一，这样的尺寸既能够保证该复合片具有足够大的强度，又不会产生较大的应力，能够在这两个因素之间取得平衡。

在上述聚晶金刚石复合片的又一个具体实施例中，内孔203的形状可以为圆形、椭圆形或锥形，当然最常用的就是圆形，只是在复合片有特殊形状或者在其特殊部位会采用椭圆或者其他非对称的形状，而且当该内孔203所需要贯通的直径有变化时采用锥形等形状，此处并不限制。

在上述聚晶金刚石复合片的一个优选实施例中，内孔203与金刚石层202的上表面接触的部位具有倒角，进一步的，该倒角的形状可以为平面或圆弧形，这样能够避免直角的存在，从而避免划伤人，当然还可以根据实际需要设置成其他形状的倒角，或者采用其他平缓过渡的方式，此处并不限制。

另外，本领域技术人员可以理解的是，金刚石层202的形状可以为屋脊状或三刃齿状，当然还可以根据实际需要选用其他的形状，此处并不限制。

综上所述，上述聚晶金刚石复合片能够降低成本，因为空心节省原材料，主要是节省硬质合金和金刚石微粉，空心降低毛坯的加工量，降低研磨量，由于中心部位为空的，因此需要研磨掉的聚晶金刚石量减少，则砂轮和磨料消耗也随之减少，还能够减小应力，提升性能，因为在高温高压合成过程中，硬质合金和聚晶金刚石(PCD)的热膨胀系数不同，在合成后降温过程中PCD和硬质合金的收缩量不同，形成比较大的残余应力，而中空结构增加了自由应力面，分散了应力分布，减小了应力最大值，大大减少合成应力，上述聚晶金刚石复合片还能够提高产品使用的稳定性，因为PDC在钻井过程中需要冷却，如果其为实心，则只能对表面进行冷却，开设内孔后，冷却面积大大增加，较低的磨削温度能够减缓聚晶石墨化速度，提高PDC的耐磨性，同时减少了因为散热不良导致的PDC失效，从而提高产品的使用稳定性。

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 (8)

1.一种聚晶金刚石复合片，包括硬质合金层，以及位于所述硬质合金层的一端的金刚石层，其特征在于，所述金刚石层的中部开设有内孔。

2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述内孔在厚度方向上贯通所述金刚石层。

3.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述硬质合金层的中部也开设有与所述内孔位置相匹配的通孔。

4.根据权利要求1-3任一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述内孔的直径为所述金刚石层的直径的四分之一至二分之一。

5.根据权利要求1-3任一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述内孔的形状为圆形、椭圆形或锥形。

6.根据权利要求1-3任一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述内孔与所述金刚石层的上表面接触的部位具有倒角。

7.根据权利要求1-3任一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石层的形状为屋脊状或三刃齿状。

8.根据权利要求6所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述倒角的形状为平面或圆弧形。

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