[發(fā)明專利]分段式金剛石復(fù)合片及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210078076.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN102606080A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周付坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 周付坤
• 主分類號(hào): E21B10/46
• 分類號(hào): E21B10/46;B23B51/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆頭制造領(lǐng)域，具體涉及一種安裝于鉆頭鉆齒上的分段式金剛石復(fù)合片及其制備方法。

背景技術(shù)

金剛石復(fù)合片是一種金剛石和硬質(zhì)合金組成的復(fù)合材料，由于它既具有天然金剛石硬度高和耐磨性好的特點(diǎn)，同時(shí)又兼具有硬質(zhì)合金的柔韌性好和可焊性佳的特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于石油鉆井、地質(zhì)勘探、煤田鉆采鉆頭上和機(jī)械加工工具等行業(yè)。傳統(tǒng)的金剛石復(fù)合片主要由上部的金剛石層和下部的硬質(zhì)合金基體組成。其中金剛石層呈圓片狀，其上表面構(gòu)成金剛石復(fù)合片的，具有硬度高、耐磨性好的特點(diǎn)；硬質(zhì)合金基體呈圓柱狀，其下表面構(gòu)成金剛石復(fù)合片與鉆齒的連接面；金剛石層的下表面與硬質(zhì)合金基體的上表面為兩者的結(jié)合面。

為了能夠加大金剛石復(fù)合片與鉆齒的結(jié)合力，同時(shí)也為了能夠?qū)⒔饎偸瘡?fù)合片所受應(yīng)力有效傳遞至鉆齒上，目前的聚晶金剛石鉆頭普遍使用下表面為非平面(如圓弧形)的金剛石復(fù)合片。傳統(tǒng)的金剛石復(fù)合片的生產(chǎn)工藝時(shí)先分別將金剛石層和硬質(zhì)合金基體預(yù)制成型，然后在將預(yù)制成型的金剛石層和預(yù)制成型的硬質(zhì)合金基體在高溫高壓下復(fù)合為一體。然而這種具有非平面下表面的金剛石復(fù)合片在生產(chǎn)過程中，需要考慮如下問題：1、由于金剛石層硬度大、無法通過數(shù)控機(jī)床進(jìn)行車削，因此需優(yōu)先保證金剛石層的形狀特別是金剛石層上表面即切削工作面的形狀；2、金剛石層和硬質(zhì)合金基體在燒結(jié)時(shí)，需要保證頂壓機(jī)從硬質(zhì)合金基體下表面向其結(jié)合面的施力才能確保將這兩種不同的材質(zhì)緊密結(jié)合在一起，因此為了讓結(jié)合面獲得更大的施力，硬質(zhì)合金基體的下表面需為平面才能夠盡可能地將施壓應(yīng)力引導(dǎo)至金剛石層和硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上。

鑒于以上工藝要求，下表面為圓弧形的金剛石復(fù)合片在制作時(shí)，需要先將硬質(zhì)合金基體制成下表面為平面的圓柱形，然后再將硬質(zhì)合金基體與金剛石層在高溫高壓條件下復(fù)合為一體后，最后再由數(shù)控機(jī)床將金剛石復(fù)合片的下表面車削成所需的非平面狀(如圓弧面)。然而這種先將復(fù)合片整體成型后通過數(shù)控機(jī)床將復(fù)合片的下表面車削成非平面的方式，既需要耗費(fèi)大量的車削時(shí)間；又難以保證每次車削出的非平表面都能夠完全統(tǒng)一；此外，加工刀頭在車削過程中的磨損也較為厲害、加工成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種效率高、成本低的分段式金剛石復(fù)合片及其制備方法。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的：

分段式金剛石復(fù)合片的制備方法，包括如下步驟：

(1)用金剛石顆粒制備一個(gè)片狀的金剛石層；

(2)用硬質(zhì)合金制備一個(gè)片狀的復(fù)合部，該復(fù)合部是硬質(zhì)合金基體的上部，復(fù)合部的上表面與金剛石層的下表面相配合、復(fù)合部的下表面為平面；

(3)用硬質(zhì)合金制備一個(gè)柱狀的連接部，該連接部是硬質(zhì)合金基體的下部，連接部的上表面為平面、連接部的下表面為曲面；

(4)讓復(fù)合部的上表面與金剛石層的下表面相接，并使復(fù)合部與金剛石層在高溫高壓條件下復(fù)合成復(fù)合片胚體；

(5)讓連接部的上表面與復(fù)合部的下表面相接，并使連接部與復(fù)合片胚體通過真空擴(kuò)散焊焊接成復(fù)合片本體。

上述方法中，所述步驟(2)的復(fù)合部和步驟(3)的連接部最好均預(yù)先采用硬質(zhì)合金澆筑成型。

上述方法中，所述步驟(5)的焊接過程中最好加入焊接保護(hù)劑。

上述方法中，所述復(fù)合片本體最好整體呈圓柱形，此時(shí)金剛石層和硬質(zhì)合金基體的復(fù)合部均呈圓片狀，硬質(zhì)合金基體的連接部呈圓柱狀。

上述方法中，所述硬質(zhì)合金基體的連接部的下表面最好為半球面。

上述方法中，所述硬質(zhì)合金基體的連接部的高度最好大于復(fù)合片胚體的高度。

分段式金剛石復(fù)合片，包括復(fù)合片本體，該復(fù)合片本體整體呈柱形，并主要由金剛石層和硬質(zhì)合金基體組成。所述硬質(zhì)合金基體包括上、下兩個(gè)部分；其中：硬質(zhì)合金基體的上部即復(fù)合部呈片狀，該復(fù)合部的上表面與金剛石層的下表面相配合、復(fù)合部的下表面為平面；硬質(zhì)合金基體的下部即連接部呈柱狀，該連接部的上表面為平面、連接部的下表面為曲面。復(fù)合部的上表面與金剛石層的下表面相接，且復(fù)合部與金剛石層在高溫高壓條件下復(fù)合成復(fù)合片胚體；連接部的上表面與復(fù)合部的下表面相接，且連接部與復(fù)合片胚體通過真空擴(kuò)散焊焊接成復(fù)合片本體。

上述方案中，所述復(fù)合片本體最好呈圓柱形，此時(shí)金剛石層和硬質(zhì)合金基體的復(fù)合部均呈圓片狀，硬質(zhì)合金基體的連接部呈圓柱狀。

上述方案中，所述硬質(zhì)合金基體的連接部的下表面為最好半球面。

上述方案中，所述硬質(zhì)合金基體的連接部的高度最好大于復(fù)合片胚體的高度。