一种多功能钻头的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻具加工技术领域，具体涉及一种多功能钻头的制造方法。
【背景技术】
[0002]本发明涉及的多功能钻头包括由金刚石孕镶齿和复合片组合而成的刀翼。目前，复合片的制造方法多采用热压烧结法，采用碳化钨等金属合金粉末作为胎体主要材料，在高温条件下通过模具热压烧结而成。然而碳化钨合金粉末成本高，胎体抗弯强度低且硬度不足，制造出的钻头寿命较短，且钻进效率不理想。
[0003]金刚石孕镶齿的目前较先进的制造方法是采用热压烧结与低温电镀相结合的方法，先热压烧结制成金刚石孕镶块，再将金刚石孕镶块低温电镀到刚体上。然而普通的电镀方法电镀周期长，仅5cm的电镀层，电镀周期就要7至10天，边缘效应明显，且在钻进过程中有掉块现象发生。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多功能钻头的制造方法，生产周期短，适用范围广，具有更好的钻进效率和寿命。
[0005]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:一种多功能钻头的制造方法，所述多功能钻头包括:一个钻头体;六片刀翼，所述刀翼中心对称设于所述钻头体上，相邻的所述刀翼上分别设有金刚石孕镶齿和复合片;至少一个水口，所述水口设于钻头体上刀翼之间；所述制造方法包括以下步骤:步骤I:超声波清洗金刚石;步骤2:采用热压烧结法烧结制作复合片;步骤3:冷却后卸下石墨模具，进行机械加工去除毛刺，加工水口；步骤4:热压烧结制成金刚石孕镶块;步骤5:采用超声波电镀法将金刚石孕镶块镶焊到刚体上制作金刚石孕镶齿。
[0006]在上述方案的基础上，步骤I包括:机械去除毛刺后，先用有机溶剂去油，再采用磷酸做侵蚀液，将待洗金刚石放入已加入侵蚀液的耐蚀容器中再放入超声清洗槽中进行超声清洗，室温下清洗2分钟。
[0007]在上述方案的基础上，步骤2包括:将胎体粉末与150?300目大小的金刚石共同放入石墨模具中，在石墨模具中预留水口和金刚石孕镶块镶嵌的位置，在温度800?900摄氏度，压力20?25MPa条件下热压烧结制成复合片。
[0008]在上述方案的基础上，步骤4包括:将金刚石块和胎体粉末混合放入石墨模具中，在温度800?900摄氏度，压力20?25MPa条件下热压烧结制成金刚石孕镶块。
[0009]在上述方案的基础上，按质量份计，所述胎体粉末包括50?60份的铁铜镍预合金粉，1?15份的钴，15?20份的铜锡，3?6份的锰，1.5?2份的稀土合金粉。
[0010]在上述方案的基础上，按质量份计，所述铁铜镍预合金粉包括50?60份的铁，15?20份的铜，20?35份的镍。
[0011]在上述方案的基础上，所述铁铜镍预合金粉、钴、铜锡、锰、稀土合金粉大小均为400 目。
[0012]在上述方案的基础上，步骤5包括:将金刚石孕镶块镶嵌在刚体上，采用超声波电镀法在PH值为3.5?4.0，温度35?45摄氏度，阴极电流密度3.0安培/平方分米条件下将金刚石孕镶块镀焊在钻头体的刀翼上制成金刚石孕镶齿。
[0013 ]在上述方案的基础上，步骤5中超声波电镀法采用的镀液成分为:硫酸钴1?15g/L，硫酸镍220?250g/L，氯化钠15?20g/L，硼酸30?45g/L，稀土 I?2g/L，余量为水。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明采用热压烧结法和低压电镀法结合的方法制作一种多功能钻头，不仅改善了热压烧结时的胎体配方，还采用超声波清洗和电镀金刚石孕镶块，缩短电镀时间，减少钻头应力，增强对金刚石的包镶，从而大幅提高了钻头的钻进效率和寿命。采用本发明方法制造多功能钻头生产周期短，适用范围广，具有更好的钻进效率和寿命。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例的多功能钻头的平面示意图；
[0016]图中:1-钻头体，2-刀翼，3-金刚石孕镶齿，4-复合片，5-水口。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0018]参见图1所示，本发明实施例提供一种多功能钻头的制造方法。多功能钻头包括:一个钻头体I;六片刀翼2，刀翼2中心对称设于钻头体I上，相邻的刀翼2上分别设有金刚石孕镶齿3和复合片4;至少一个水口 5，水口 5设于钻头体I上刀翼2之间。该多功能钻头在相邻的刀翼2上分别设置金刚石孕镶齿3和复合片4，金刚石孕镶齿3具有极佳的磨削功能，复合片4具有极佳的切削功能，保证了钻头的适用范围广，抗冲击性和韧性好，大幅度提高了钻头的使用寿命和钻进效果，适用于各种复杂地层。
[0019]其制造方法包括以下步骤:步骤1:超声波清洗金刚石;步骤2:采用热压烧结法制作复合片4;步骤3:冷却后卸下石墨模具，进行机械加工去除毛刺，加工水口 5;步骤4:热压烧结制成金刚石孕镶块;步骤5:采用超声波电镀法将金刚石孕镶块镶焊到刚体上制作金刚石孕镶齿3。
[0020]步骤I包括:机械去除毛刺后，先用有机溶剂去油，再采用磷酸做侵蚀液，将待洗金刚石放入已加入侵蚀液的耐蚀容器中再放入超声清洗槽中进行超声清洗，室温下清洗2分钟。金属具有声阻抗大的特点，使用超声波进行物理清洗其表面的油污和氧化物效果好。
[0021]步骤2包括:将胎体粉末与150?300目大小的金刚石共同放入石墨模具中，在石墨模具中预留水口 5和金刚石孕镶块镶嵌的位置，在温度800?900摄氏度，压力20?25MPa条件下热压烧结制成复合片4。步骤4包括:将金刚石块和胎体粉末混合放入石墨模具中，在温度800?900摄氏度，压力20?25MPa条件下热压烧结制成金刚石孕镶块。步骤2和步骤4中所用的胎体粉末按质量份计，包括50?60份的铁铜镍预合金粉，10?15份的钴，15?20份的铜锡，3?6份的猛，1.5?2份的稀土合金粉。铁铜镍预合金粉按质量份计，包括50?60份的铁，15?20份的铜，20?35份的镍。铁铜镍预合金粉、钴、铜锡、锰、稀土合金粉大小均为400目。采用铁铜镍预合金代替碳化钨作为胎体主要组分提高了胎体强度并降低了成本。胎体粉末中加入稀土元素可提高胎体的抗弯强度和硬度，降低合金熔点，改善胎体性能。
[0022]步骤5包括:将金刚石孕镶块镶嵌在刚体上，采用超声波电镀法在PH值为3.5?4.0，温度35?45摄氏度，阴极电流密度3.0安培/平方分米条件下将金刚石孕镶块镀焊在钻头体I的刀翼2上制成金刚石孕镶齿3。其中采用的镀液成分为:硫酸钴10?15g/L，硫酸镍220?250g/L，氯化钠15?20g/L，硼酸30?45g/L，稀土 I?2g/L，余量为水。采用超声波电镀法电镀金刚石能缩短电镀时间，减少钻头应力，增强对金刚石的包镶。
[0023]本发明生产出的多功能钻头生产周期短，电镀周期为2?3天，适用范围广，具有更好的钻进效率和寿命:钻头钻进平均寿命是166m，平均时效为3.5m/h。
【主权项】
1.一种多功能钻头的制造方法，其特征在:所述多功能钻头包括:一个钻头体(I);六片刀翼(2)，所述刀翼(2)中心对称设于所述钻头体(I)上，相邻的所述刀翼(2)上分别设有金刚石孕镶齿(3)和复合片(4);至少一个水口(5)，所述水口(5)设于钻头体(I)上刀翼(2)之间； 所述制造方法包括以下步骤: 步骤1:超声波清洗金刚石； 步骤2:采用热压烧结法烧结制作复合片(4); 步骤3:冷却后卸下石墨模具，进行机械加工去除毛刺，加工水口(5); 步骤4:热压烧结制成金刚石孕镶块； 步骤5:采用超声波电镀法将金刚石孕镶块镶焊到刚体上制作金刚石孕镶齿(3)。2.如权利要求1中所述一种多功能钻头的制造方法，其特征在于:步骤I包括:机械去除毛刺后，先用有机溶剂去油，再采用磷酸做侵蚀液，将待洗金刚石放入已加入侵蚀液的耐蚀容器中再放入超声清洗槽中进行超声清洗，室温下清洗2分钟。3.如权利要求1中所述一种多功能钻头的制造方法，其特征在于，步骤2包括:将胎体粉末与150?300目大小的金刚石共同放入石墨模具中，在石墨模具中预留水口(5)和金刚石孕镶块镶嵌的位置，在温度800?900摄氏度，压力20?25MPa条件下热压烧结制成复合片⑷。4.如权利要求1中所述一种多功能钻头的制造方法，其特征在于，步骤4包括:将金刚石块和胎体粉末混合放入石墨模具中，在温度800?900摄氏度，压力20?25MPa条件下热压烧结制成金刚石孕镶块。5.如权利要求3或4中所述一种多功能钻头的制造方法，其特征在于:按质量份计，所述胎体粉末包括50?60份的铁铜镍预合金粉，10?15份的钴，15?20份的铜锡，3?6份的锰，1.5?2份的稀土合金粉。6.如权利要求5中所述一种多功能钻头的制造方法，其特征在于:按质量份计，所述铁铜镍预合金粉包括50?60份的铁，15?20份的铜，20?35份的镍。7.如权利要求5中所述一种多功能钻头的制造方法，其特征在于:所述铁铜镍预合金粉、钴、铜锡、锰、稀土合金粉大小均为400目。8.如权利要求1中所述一种多功能钻头的制造方法，其特征在于，步骤5包括:将金刚石孕镶块镶嵌在刚体上，采用超声波电镀法在PH值为3.5?4.0，温度35?45摄氏度，阴极电流密度3.0安培/平方分米条件下将金刚石孕镶块镀焊在钻头体(I)的刀翼(2)上制成金刚石孕镶齿(3)。9.如权利要求1中所述一种多功能钻头的制造方法，其特征在于:步骤5中超声波电镀法采用的镀液成分为:硫酸钴10?15g/L，硫酸镍220?250g/L，氯化钠15?20g/L，硼酸30?45g/L，稀土 I?2g/L，余量为水。
【专利摘要】本发明公开了一种多功能钻头的制造方法，涉及钻具加工技术领域，包括以下步骤：步骤1：超声波清洗金刚石；步骤2：采用热压烧结法制作复合片；步骤3：冷却后卸下石墨模具，进行机械加工去除毛刺，加工水口；步骤4：热压烧结制成金刚石孕镶块；步骤5：采用超声波电镀法将金刚石孕镶块镶焊到刚体上制作金刚石孕镶齿。本发明采用热压烧结法和低压电镀法结合的方法制作一种多功能钻头，不仅改善了热压烧结时的胎体配方，还采用超声波清洗和电镀金刚石孕镶块，缩短电镀时间，减少钻头应力，增强对金刚石的包镶，从而大幅提高了钻头的钻进效率和寿命。采用本发明方法制造多功能钻头生产周期短，适用范围广，具有更好的钻进效率和寿命。
【IPC分类】B23P15/28, B23B51/00
【公开号】CN105619040
【申请号】CN201511027048
【发明人】唐莉梅
【申请人】武汉江钻恒立工程钻具股份有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月31日