[發(fā)明專利]夾石土耐磨抗沖擊鉆頭

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710132241.1
• 申請日: 2007-09-14
• 公開（公告）號: CN101122212A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚業(yè)發(fā);嚴駿;王小龍;譚華;儲偉俊;尤峻;周春花
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué)院
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司
• 代理人: 王荷英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土建工程中用于土層鉆孔的鉆探機具的鉆頭，特別是對土中夾有石塊、巖層的夾石土地層進行鉆孔作業(yè)使用的鉆頭。

技術(shù)背景

目前，關(guān)于夾石土的鉆探問題是世界范圍內(nèi)尚未解決的難題。夾石土的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要表現(xiàn)為土中夾有石塊、巖層或者石夾軟土層(土壤)。由于石質(zhì)遠比土質(zhì)堅硬，二者阻力相差很大，且石塊、土層的分布無規(guī)則，鉆探機具在鉆孔作業(yè)中，鉆頭受到的阻力作用點多變，阻力變化無規(guī)律，從而大大增加了在夾石土中成孔的難度。因為鉆土和鉆石的切削機理不同，前者是鉆頭切削土壤，而后者則是靠鉆頭與巖石間的擠壓和摩擦使巖石產(chǎn)生微裂紋而致使其從地層中剝離。目前國內(nèi)外尚無專門用于夾石土地質(zhì)條件下的鉆頭，能用于切削土壤的鉆頭不能鉆石，而能鉆巖石的鉆頭又不能切土。例如鑿巖機的鉆頭只能適用于純巖石鉆孔，無法在夾石土中破碎巖石；風(fēng)鎬、液壓錘等器具則僅能破碎硬土層或較淺的巖層，但不適于夾石土施工；而土鉆等切土機具鉆頭只適于切削土壤，這不僅是因為材質(zhì)強度較低鉆石容易被磨損或損壞，而且其結(jié)構(gòu)也不適于對夾石土中的不規(guī)則石塊的破碎，因此，急需研制適用于夾石土地質(zhì)條件下的鉆頭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種夾石土耐磨抗沖擊鉆頭，解決夾石土條件下鉆具的鉆頭耐磨和抗沖擊難題，使鉆頭具有切削土壤和破碎巖石雙重功能，滿足夾石土條件下鉆頭的耐磨損和抗沖擊的性能要求。

本發(fā)明的夾石土耐磨抗沖擊鉆頭含有以7Cr7Mo2V2Si鋼作為基材的母體，母體的表面熔覆有一層耐磨的Stellite190鈷基合金強化層；母體的上段設(shè)有徑向外凸的硬質(zhì)合金條形塊，母體的中下段設(shè)有硬質(zhì)合金的彈丸狀小凸柱，母體的下端設(shè)有楔形硬質(zhì)合金切削刀片，所說的硬質(zhì)合金為YG11C型鎢鈷合金。

所說的硬質(zhì)合金彈丸狀小凸柱通過母體上的盲孔嵌接固定。

所說的硬質(zhì)合金條形塊通過母體上的條形槽嵌接并焊接固定。

所說的楔形硬質(zhì)合金切削刀片是通過母體上的槽嵌接并焊接固定。

所說的硬質(zhì)合金彈丸狀小凸柱在母體表面以螺旋形排列。

所說的硬質(zhì)合金條形塊位于小凸柱上方，在母體表面圓周排列。

所說的母體表面的耐磨鈷基合金強化層是采用Stellite190合金焊條及氧-乙炔火焰使焊條下端熔滴在經(jīng)加熱的母材表面，直到覆蓋整個母材表面，自然冷卻而得。

本鉆頭采用7Cr7Mo2V2Si鋼為基材，并在表面熔覆了強化層Stellite190，使鉆頭表面強度大大提高，耐磨性分別是目前常用的經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化處理的42CrMo合金鋼鉆頭母材的1.2～2.5倍和3.0～8.1倍，具有優(yōu)良的耐磨和抗沖擊特性；對載荷和速度的適應(yīng)范圍較廣，下端的硬質(zhì)合金鋼刀片具有切削土壤和破碎巖石的雙重功能；鑲嵌的硬質(zhì)合金YG11C小凸柱及硬質(zhì)合金條形塊使巖石被擠、擊、磨而進一步破碎，混合于土壤中而被螺旋排渣片向地面輸送排出。本鉆頭適合夾石土區(qū)域中對夾石土地層進行快速、強力、高效切削鉆探作業(yè)，解決了夾石土地層鉆探施工中的鉆頭耐磨及抗沖擊問題。

附圖說明

圖1是本夾石土耐磨抗沖擊鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A向視圖。

圖3是氧-乙炔火焰熔覆過程示意圖。

圖4是表示表面強化層與母材結(jié)合情況的材料鏡相圖。

圖中，1-鉆頭母體(母材+表面強化層)；2-楔形硬質(zhì)合金塊(YG11C)；3-彈丸狀硬質(zhì)合金小凸柱(YG11C)；4-條狀硬質(zhì)合金塊(YG11C)；5-Stellite190焊條；6-氧-乙炔焊嘴。

具體實施方式

以下實施例中鉆頭采用以下材料：

(1)鉆頭母體基材：選擇7Cr7Mo2V2Si鋼(上海材料研究所生產(chǎn))作為鉆具鉆頭的母材，其成分(重量百分含量％)為C：0.70～0.80，Cr：6.50～7.50，Mo：1.50～2.50，Si：0.50～1.50，P：0.01～0.03，S：0.01～0.03，Mn：0.25～0.35，V：1.50～2.50，F(xiàn)e：余量。熱處理工藝：850℃預(yù)熱，1100～1115℃淬火，油冷后530～570℃回火2～3次，每次1～2小時，硬度HRC60～63。