CN218716560U - 一种带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片 - Google Patents
一种带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，整体呈圆柱状，其包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层设置在所述硬质合金基体的一端，所述聚晶金刚石层沿其圆周方向设置有多个切割面，相邻的两个切割面之间形成切割刃，且所述聚晶金刚石层的一端还设置有若干凹槽。本实用新型的切割刀与岩石接触面积小且极易切入，尤其是凹槽的设计提高了排屑效率，也提高了与钻井液接触面积，降低磨削热，无岩屑堆积，保证了工作层聚晶金刚石热稳定性良好，从而延长其使用寿命，提高进尺效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及金刚石复合片的技术领域，特别是涉及一种带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片。
背景技术
聚晶金刚石复合片(PDC）是采用金刚石微粉添加结合剂与硬质合金为基体在高温高压下烧结而成的复合超硬材料。PDC形状一般为圆柱形结构，上表面为平面结构。
近年来，非常规油气的开采，比如页岩油、页岩气等，这使得较深复杂岩层地钻进面临许多挑战。在钻进极硬／硬岩层、夹层等地层时，传统平面齿常出现不进尺、崩齿、断齿及脱层等严重失效问题。
传统平面齿钻进极硬／硬岩层、夹层等地层时出现不进尺、崩齿、断齿及脱层，非平面结构齿屋脊形齿，锥形齿，三刃齿，四刃齿，甚至多刃齿，虽较平面齿有改进，但钻头仍然是实心设置，钻头岩石的接触面大，导致进尺慢，钻头泥包等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种带凹槽的多刃聚晶金刚石层复合片，旨在解决现有技术中进尺慢，钻头泥包的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，整体呈圆柱状，其中，包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层设置在所述硬质合金基体的一端，所述聚晶金刚石层沿其圆周方向设置有多个切割面，相邻的两个切割面之间形成切割刃，且所述聚晶金刚石层的一端还设置有若干凹槽。
上述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其中，每一个所述切割刃与所述聚晶金刚石层的横截面之间的夹角范围是70°~110°，每相邻的两个所述切割面之间的夹角是60°~150°。
上述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其中，多个所述切割刃沿着所述聚晶金刚石层的圆周方向等角度设置。
上述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其中，所述切割刃的数量为两个时，每一个所述切割刃与所述聚晶金刚石层的横截面之间的夹角均为70°，两个所述切割面之间的夹角为60°，每一个所述凹槽沿所述聚晶金刚石层横截面的截面均为椭圆形。
上述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其中，所述切割刃的数量为三个时，每一个所述切割刃与所述聚晶金刚石层的横截面之间的夹角均为90°，每相邻的两个所述切割面之间的夹角均为130°，每一个所述凹槽沿垂直于所述聚晶金刚石层横截面的截面均为三角形。
上述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其中，所述切割刃的数量为四个时，每一个所述切割刃与所述聚晶金刚石层的横截面之间的夹角均为80°，每相邻的两个所述切割面之间的夹角均为140°，每一个所述凹槽沿垂直于所述聚晶金刚石层横截面的截面均呈矩形状。
上述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其中，当所述凹槽为一个时，所述凹槽为以所述聚晶金刚石层的中轴线为旋转中心的回转体。
上述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其中，当所述凹槽的数量为多个时，多个所述凹槽沿着所述聚晶金刚石层的中轴线等角度设置。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：
本实用新型的切割刀与岩石接触面积小且极易切入，尤其是凹槽的设计提高了排屑效率，也提高了与钻井液接触面积，降低磨削热，无岩屑堆积，保证了工作层聚晶金刚石热稳定性良好，从而延长其使用寿命，提高进尺效率。
附图说明
图1是本实用新型的第一实施例的正视图；
图2是本实用新型的第二实施例的侧视图；
图3是本实用新型的第一实施例的正视图；
图4是本实用新型的第一实施例的俯视图；
图5是本实用新型的第三实施例的主视图；
图6是本实用新型的第三实施例的侧视图。
图中：1、硬质合金基底；2、聚晶金刚石层；21、切割面；22、切削刃；3、凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1和图2所示，本实用新型的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片包括硬质合金基底1和聚晶聚晶金刚石层2，硬质合金基底1作为硬质基础为聚晶金刚石层2提供支撑，聚晶金刚石层2通过金刚石微粉在超高压高温条件下烧结在硬质合金基底1的端部形成切割刀，从而使得多刃聚晶金刚石复合片具有金刚石的高硬度、高耐磨性和导热性，同时也具有硬质合金的强度和抗冲拉韧性，从而提高复合材料的综合性能。
具体来说，首先制备实验样品毛坯，原材料为特殊配比金刚石微粉与硬质合金，在ＨＰＨＴ（１３００～１６００℃、５．５～７．５ＧＰａ）条件下烧结毛坯。然后，将上述毛坯样品经喷砂、磨外圆、研磨等后续加工工序得到所需要的带凹槽多刃聚晶金刚石复合片。
本申请中的硬质合金基底1的整体形状呈回转体状，例如可以为圆柱形、椭圆形和棱柱形等，但优选为圆柱状。聚晶金刚石层2烧结在硬质合金基底1的工作端部，聚晶金刚石层2沿着硬质合金基底1的圆周方向等间距的设置有多个切割面21，每两个切割面21之间形成切割刃22。
此外，聚晶金刚石层2的端部设置有一个或多个凹槽3，当切割刃22进行切割时，凹槽3可以容纳切削下的碎屑，并通过切削液将碎屑冲出，并降低切割刀的温度，起到了提高切割效率的同时还降低了切割刀的温度。
进一步地，每一个切割刃22与聚晶金刚石层2的横截面之间的夹角范围是70°~110°，每相邻的两个切割面21之间的夹角是60°~150°。
第一实施例
参考图3和图4，聚晶金刚石层2上对称设置有两个切割面21，两个切割面21的两端形成两个切割刃22，每一个切割刃22与聚晶金刚石层2的横截面之间的夹角均为70°，两个切割面21之间的夹角为60°，凹槽3的数量为一个，并且也为以硬质合金基体1的中轴线为回转中心的回转体，凹槽3沿聚晶金刚石层2横截面的截面均为椭圆形。
第二实施例
参考图1和图2，聚晶金刚石层2上对称设置有三个切割面21，三个切割面21形成三个切割刃22，每一个切割刃22与聚晶金刚石层2的横截面之间的夹角均为90°，两个切割面21之间的夹角为130°，凹槽3的数量为一个，并且也为以硬质合金基体1的中轴线为回转中心的回转体，凹槽3沿聚晶金刚石层2横截面的截面均为正三角形。
第三实施例
参考图5和图6，聚晶金刚石层2上对称设置有四个切割面21，四个切割面21形成四个切割刃22，每一个切割刃22与聚晶金刚石层2的横截面之间的夹角均为80°，两个切割面21之间的夹角为140°，凹槽3的数量为一个，并且也为以硬质合金基体1的中轴线为回转中心的回转体，凹槽33沿聚晶金刚石层2横截面的截面均为正方形。
第四实施例
本实施例与上述三种实施例不同之处在于，凹槽3设置有多个，例如，在第一实施例中的凹槽3可以设置有两个，两个凹槽3沿着硬质合金基底1的中轴线对称分布；再如，在第二实施例中的凹槽3可以设置有三个，并等角度布置在硬质合金基底1上；或者在第三实施例中的凹槽3可以设置有四个，并且等角度布置。
综上所述，本实用新型的切割刀与岩石接触面积小且极易切入，尤其是凹槽3的设计提高了排屑效率，也提高了与钻井液接触面积，降低磨削热，无岩屑堆积，保证了工作层聚晶金刚石热稳定性良好，从而延长其使用寿命，提高进尺效率。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，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，各实施例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。
Claims (8)
1.一种带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，整体呈圆柱状，其特征在于，包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层设置在所述硬质合金基体的一端，所述聚晶金刚石层沿其圆周方向设置有多个切割面，相邻的两个切割面之间形成切割刃，且所述聚晶金刚石层的一端还设置有若干凹槽。
2.根据权利要求1所述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其特征在于，每一个所述切割刃与所述聚晶金刚石层的横截面之间的夹角范围是70°~110°，每相邻的两个所述切割面之间的夹角是60°~150°。
3.根据权利要求1或2所述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其特征在于，多个所述切割刃沿着所述聚晶金刚石层的圆周方向等角度设置。
4.根据权利要求2所述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述切割刃的数量为两个时，每一个所述切割刃与所述聚晶金刚石层的横截面之间的夹角均为70°，两个所述切割面之间的夹角为60°，每一个所述凹槽沿所述聚晶金刚石层横截面的截面均为椭圆形。
5.根据权利要求2所述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述切割刃的数量为三个时，每一个所述切割刃与所述聚晶金刚石层的横截面之间的夹角均为90°，每相邻的两个所述切割面之间的夹角均为130°，每一个所述凹槽沿垂直于所述聚晶金刚石层横截面的截面均为三角形。
6.根据权利要求2所述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述切割刃的数量为四个时，每一个所述切割刃与所述聚晶金刚石层的横截面之间的夹角均为80°，每相邻的两个所述切割面之间的夹角均为140°，每一个所述凹槽沿垂直于所述聚晶金刚石层横截面的截面均呈矩形状。
7.根据权利要求4至6任意一项所述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其特征在于，当所述凹槽为一个时，所述凹槽为以所述聚晶金刚石层的中轴线为旋转中心的回转体。
8.根据权利要求4至6任意一项所述的带凹槽的多刃聚晶金刚石复合片，其特征在于，当所述凹槽的数量为多个时，多个所述凹槽沿着所述聚晶金刚石层的中轴线等角度设置。
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