[發(fā)明專利]環(huán)式金剛石復合材料防磨帶的加工方法及模具

有效

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• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104588647A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設計）人: 王鎮(zhèn)全;張凱;王德國;趙波
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B22F3/03
• 分類號: B22F3/03;B22F3/16
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術領域

本發(fā)明是關于一種油田鉆井用鉆具的制造技術，尤其涉及一種環(huán)式金剛石復合材料防磨帶的加工方法及模具。

背景技術

目前常規(guī)的鉆桿接頭防磨帶在井身結(jié)構(gòu)簡單、一般研磨性地層中可以實現(xiàn)防止鉆桿接頭磨損和保護套管的作用，但在研磨性較強的地層中或井身結(jié)構(gòu)較復雜的井中，常規(guī)防磨帶的耐磨性已經(jīng)不能滿足使用條件要求，鉆桿接頭磨損嚴重，鉆桿壽命明顯降低；同時常規(guī)防磨帶對套管的磨損還較嚴重。鑒于上述公知技術存在的缺陷，一種金剛石復合材料鉆桿接頭防磨帶已研制成功，該防磨帶成環(huán)狀，這種防磨帶不僅具有極強的耐磨性，增強了鉆桿接頭的耐磨能力，同時摩擦系數(shù)小，摩擦阻力低，對套管的磨損能力弱，對套管有良好的保護作用。

粉末冶金是金剛石工具制造中應用最廣泛的方法，其中多數(shù)采用熱壓法。塊狀聚晶金剛石的耐熱溫度最高可達1200℃，而熱壓法的燒結(jié)溫度一般在1200℃以上，這對金剛石的性能、壽命等造成嚴重影響；熱壓法合成壓力一般為15-18Mpa，金剛石表面容易出現(xiàn)微小裂紋，影響材料的正常使用，嚴重時會使金剛石破損或崩碎；而且熱壓法也無法實現(xiàn)塊狀聚晶金剛石的優(yōu)化有序排布，人工排布好后再燒結(jié)也會因為壓力過大而使金剛石排序混亂，如果塊狀聚晶金剛石在防磨帶中是隨機或無序分布，塊狀聚晶金剛石就會因為受力不均等原因而造成聚晶金剛石磨損不一致，而出現(xiàn)尖銳棱角，這會造成套管磨損嚴重，防磨帶也易出現(xiàn)剝落掉塊而失效。因此有必要提供一種加工方法來實現(xiàn)環(huán)式金剛石復合材料防磨帶的加工，以及塊狀聚晶金剛石在這種防磨帶中的優(yōu)化有序排布。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種環(huán)式金剛石復合材料防磨帶的加工方法及模具，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)式金剛石復合材料防磨帶的加工方法及模具，以實現(xiàn)環(huán)式金剛石復合材料防磨帶的加工和塊狀聚晶金剛石在防磨帶中的優(yōu)化有序排布，提高防磨帶的加工質(zhì)量和效率，降低加工成本。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種環(huán)式金剛石復合材料防磨帶的加工方法及模具，該方法操作方便，省工省時，缺陷少，塊狀聚晶金剛石排布質(zhì)量高，成型率好。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種環(huán)式金剛石復合材料防磨帶的加工方法，首先提供一加工模具，該加工模具包括有上模、下模和砂芯，所述下模為圓環(huán)體并水平放置在一平臺上，下模內(nèi)同心放置所述砂芯，砂芯與下模內(nèi)壁形成環(huán)形空間，在砂芯的外側(cè)套設一底部設有外緣的第一套筒，所述第一套筒的外緣抵靠于下模內(nèi)壁，在所述第一套筒外側(cè)且位于所述外緣上方設有一第二套筒，所述第二套筒的外壁抵靠于下模內(nèi)壁，所述第二套筒與第一套筒之間具有設置多個塊狀聚晶金剛石的環(huán)形間隙；在所述環(huán)形間隙上方且位于第一套筒頂部固定設有一套設在砂芯外側(cè)的套環(huán)體；所述上模為卡設在下模上方的一環(huán)形容器，該環(huán)形容器的底面設有多個連通于下模內(nèi)部的透孔；

所述加工方法包括以下步驟：

(1)拌粉：將防磨基底材料配方中各種粉末按設計含量要求放入混料罐中，混料時間不少于兩小時，保證粉末的均勻混合；

(2)清洗:對第二套筒和多個塊狀聚晶金剛石進行清洗，確保塊狀聚晶金剛石的外表面和第二套筒的內(nèi)表面上無影響粘接性能的雜質(zhì)存在；

(3)粘塊：將設計好的塊狀聚晶金剛石排布方案按實際尺寸制成雙面膠條，并將多個塊狀聚晶金剛石粘接在雙面膠條一面的對應位置上；將粘有聚晶金剛石的雙面膠條的另一面貼在第二套筒的內(nèi)表面上；

(4)組裝：將粘有聚晶金剛石的第二套筒放入下模中的相應位置，將上述混合好的防磨基底材料粉末倒入下模內(nèi)，在震動機上震實后，將上?？ㄔO在下模上，并在上模內(nèi)部放入適量的粘結(jié)合金；

(5)燒結(jié)：將組裝好的模具放入燒結(jié)爐中采用無壓浸滲工藝進行燒結(jié)，得到鉆桿接頭防磨帶；

(6)機加工：將燒結(jié)后的防磨帶從燒結(jié)爐中取出，并對防磨帶進行機加工，使防磨帶的實用尺寸滿足使用要求。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述塊狀聚晶金剛石為石油、地質(zhì)用熱穩(wěn)定聚晶金剛石，其形狀為圓柱體、棱柱體、長方體、弧面長方體或長圓形柱體。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述塊狀聚晶金剛石在雙面膠條上的排布方案為單列、雙列或多列排布；

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，每列上的多個塊狀聚晶金剛石按等距離設置。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，每列上的多個塊狀聚晶金剛石按等角度設置。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，每列上的多個塊狀聚晶金剛石按交錯方式設置。