CN219570026U - 一种用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体 - Google Patents
一种用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，涉及超硬材料复合片生产技术领域。本实用新型包括底座，底座的顶面通过圆锥台连接有形状为圆柱体的凸台，底座的轴向对称轴与凸台的轴向对称轴基本重合，凸台顶面设置有基本对称的界面结构，界面结构包括基本水平设计的圆环台和圆弧台。此硬质合金基体可增加金刚石粉料的流动性，提高金刚石层与硬质合金基体的结合力，又因界面结构是对称结构，因此保证了界面处应力分布均匀，降低界面处应力集中和金刚石层表面的应力，从而提高了金刚石复合片的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及超硬材料复合片生产技术领域，特别涉及一种用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体。
背景技术
聚晶金刚石复合片是将金刚石微粉和硬质合金基体组装成内模，然后在高温高压条件下压制而成的超硬复合材料，具有良好的耐磨性能和冲击性能，在用聚晶金刚石复合片制作钻头时，能显著提升钻头的使用性能。随着聚晶金刚石复合片在石油、工程钻井和地质钻探等各个行业领域内的广泛应用，各行业对其强度和抗冲击性要求也越来越高。
最初的金刚石层与硬质合金基体之间的界面结构为一个平面，但由于金刚石与硬质合金基体之间的接触面积小，两者之间的弹性模量和热膨胀系数差异较大，因此在合成过程中，两者在界面结合力小，同时，在降温阶段，界面处会产生较大的残余应力，使得聚晶金刚石层与硬质合金基体因强度不够，而出现金刚石层的脱落和断裂现象，限制了其使用范围。
随着科研人员对硬质合金基体界面的深入研究，目前界面结构向平行沟槽、垂直相交、曲面、凸凹形等界面结构发展，但由于金刚石层和硬质合金基体的各处厚度不一致，因此界面处残余应力分布不均匀，容易产生应力集中，导致产品质量不稳定，同时，界面结构也增加了金刚石层表面的残余应力，导致聚晶金刚石复合片的金刚石层容易崩齿。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型解决的技术问题为：如何在聚晶金刚石复合片制作过程中，降低界面处应力集中和金刚石层表面的应力。
为达到以上目的，本实用新型提供的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，包括底座，底座的顶面通过圆锥台连接有形状为圆柱体的凸台，底座的轴向对称轴与凸台的轴向对称轴基本重合，凸台顶面设置有基本对称的界面结构，界面结构包括圆环台和圆弧台。
在上述技术方案的基础上，所述圆环台设置于凸台的基本中心位置，圆环台的周围设置有基本均匀分布的圆弧台，圆环台与每个圆弧台高度基本相同。
在上述技术方案的基础上，所述圆环台底部外环的半径选用2.5～3mm，圆环台底部内环的半径选用1～1.5mm。
在上述技术方案的基础上，所述圆环台的高度选用1～1.3mm，圆环台内外面的边线与轴向方向的夹角基本相同，夹角范围选用1～5°。
在上述技术方案的基础上，所述圆弧台以圆环台为中心，向圆环台外依次分布于若干个不同半径的同心圆的圆周上。
在上述技术方案的基础上，每个所述圆周上分别设置有若干个圆弧台，同一圆周上相邻的圆弧台间距选用5mm。
在上述技术方案的基础上，所述最内侧同心圆与圆环台的间距、相邻同心圆的间距基本相同。
在上述技术方案的基础上，每个所述圆弧台的底部宽度选用1.5～1.8mm，其内外侧边线与轴向方向的夹角基本相同，夹角范围选用1～5°。
在上述技术方案的基础上，所述凸台的直径比底座的直径小6～8mm。
在上述技术方案的基础上，所述圆锥台的母线与水平面的夹角选用3～10°。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型的结构为凸台底面到底座侧面顶面是圆锥台，且凸台顶面设置有对称的圆环台和圆弧台，将金刚石粉料与该硬质合金基体结合时，金刚石粉料因该基体的高低差结构，而进行流动，因此该基体可增加金刚石粉料的流动性，提高金刚石层与硬质合金基体的结合力，又因界面结构是对称结构，因此保证了界面处应力分布均匀，降低界面处应力集中和金刚石层表面的应力，从而提高了金刚石复合片的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型实施例用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体的结构示意图；
图2为图1的部分结构示意图。
图中：1-凸台，11-圆环台，12-圆弧台，2-圆锥台，3-底座。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
本实用新型实施例中的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，参见图1所示，包括底座3，底座3的顶面通过圆锥台2连接有形状为圆柱体的凸台1，底座3的轴向对称轴与凸台1的轴向对称轴基本重合，凸台1顶面设置有基本对称的界面结构，参见图2所示，界面结构包括基本水平设计的圆环台11和圆弧台12。
由此可知，本实用新型的结构为凸台1底面到底座3侧面顶面是圆锥台2，且凸台1顶面设置有对称的圆环台11和圆弧台12，将金刚石粉料与该硬质合金基体结合时，金刚石粉料因该基体的高低差结构，而进行流动，因此该基体可增加金刚石粉料的流动性，提高金刚石层与硬质合金基体的结合力，又因界面结构是对称结构，因此保证了界面处应力分布均匀，降低界面处应力集中和金刚石层表面的应力，从而提高了金刚石复合片的使用寿命。
优选的，凸台1的直径比底座3的直径小6～8mm。
如此设计的益处在于：凸台1和底座3之间通过圆锥台2进行连接，在金刚石粉料和硬质合金基体结合时，为使金刚石粉料顺畅的从凸台1流向底座3，因此凸台1的直径设计应小于底座3的直径。
优选的，圆锥台2的母线与水平面的夹角为3～10°。
如此设计的益处在于：根据金刚石粉料的流动性，为提高金刚石层和硬质合金基体的结合力，将圆锥台2进行此设计。
优选的，参见图2所示，圆环台11设置于凸台1的基本中心位置，圆环台11的周围设置有基本均匀分布的圆弧台12，圆环台11与每个圆弧台12高度基本相同。
如此设计的益处在于：金刚石粉料的流动是从上至下流动，为提高其流动性，且要保证金刚石粉料于硬质合金基体的接触面较大，因此在凸台1上设置高度基本相同的圆环台11和圆弧台12，以达到提高流动性和接触面的效果。
优选的，圆环台11底部外环的半径为2.5～3mm，圆环台11底部内环的半径为1～1.5mm，圆环台11的高度为1～1.3mm，圆环台11内外面的边线与轴向方向的夹角基本相同，夹角范围为1～5°。
如此设计的益处在于：为提高金刚石粉料与硬质合金基体的接触面，但又不影响金刚石粉料在基体上的流动性，因此将圆环台11进行此设计。
优选的，参见图2所示，圆弧台12以圆环台11为中心，向圆环台11外依次分布于若干个不同半径的同心圆的圆周上。
如此设计的益处在于：可根据不同聚晶金刚石复合片的硬度需求，通过设计不同数量的圆弧台12，来调节金刚石粉料与基体之间的流动性，从而影响金刚石层与基体的结合力。
优选的，参见图2所示，每个圆周上分别设置有若干个圆弧台12，同一圆周上相邻的圆弧台12间距为5mm。
如此设计的益处在于：圆弧台12之间留有间隙，金刚石粉料从内向外流动时，可从间隙中穿过，因此可更进一步增加金刚石粉料在基体上的流动性。
优选的，最内侧同心圆与圆环台11的间距、相邻同心圆的间距基本相同。
如此设计的益处在于：该设计使界面处的应力分布均匀，从而降低了界面处应力集中情况。
优选的，每个圆弧台12的底部宽度为1.5～1.8mm，其内外侧边线与轴向方向的夹角基本相同，夹角范围为1～5°。
如此设计的益处在于：为提高金刚石粉料与硬质合金基体的接触面，但又不影响金刚石粉料在基体上的流动性，因此将圆弧台12进行此设计。
本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，包括底座(3)，其特征在于：底座(3)的顶面通过圆锥台(2)连接有形状为圆柱体的凸台(1)，底座(3)的轴向对称轴与凸台(1)的轴向对称轴基本重合，凸台(1)顶面设置有基本对称的界面结构，界面结构包括圆环台(11)和圆弧台(12)。
2.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述圆环台(11)设置于凸台(1)的基本中心位置，圆环台(11)的周围设置有基本均匀分布的圆弧台(12)，圆环台(11)与每个圆弧台(12)高度基本相同。
3.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述圆环台(11)底部外环的半径选用2.5～3mm，圆环台(11)底部内环的半径选用1～1.5mm。
4.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述圆环台(11)的高度选用1～1.3mm，圆环台(11)内外面的边线与轴向方向的夹角基本相同，夹角范围选用1～5°。
5.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述圆弧台(12)以圆环台(11)为中心，向圆环台(11)外依次分布于若干个不同半径的同心圆的圆周上。
6.如权利要求5所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：每个所述圆周上分别设置有若干个圆弧台(12)，同一圆周上相邻的圆弧台(12)间距选用5mm。
7.如权利要求5所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：最内侧的所述同心圆与圆环台(11)的间距、相邻同心圆的间距基本相同。
8.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：每个所述圆弧台(12)的底部宽度选用1.5～1.8mm，其内外侧边线与轴向方向的夹角基本相同，夹角范围选用1～5°。
9.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述凸台(1)的直径比底座(3)的直径小6～8mm。
10.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于：所述圆锥台(2)的母线与水平面的夹角选用3～10°。
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| CN202320680234.XU CN219570026U (zh) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 一种用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体 |
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| CN202320680234.XU Active CN219570026U (zh) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 一种用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体 |
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2023
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