专利名称：一种柱状切削具钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地质勘探用钻进强研磨性砾石层的钻头，特别是柱状切削具钻头。
技术背景
目前，地质勘探用钻进强研磨性砾石层，常用孕镶金刚石钻头，切削岩石的金刚石层与 胎体联为一个整体，在钻头胎体内有水路通过冲洗液冷却钻头，胎体内有聚晶，起到保护钻 头的内外径作用，钻头胎体与钢体联在一起，组成钻头整体。由于常用钻头的端部在钻进中 紧紧压在孔底岩石上，冲洗液很难通过，而只能从水路中流走，造成钻头端部冷却不良，特 别是在强研磨性硬地层中，钻进时钻头端部和孔底摩擦严重，产生较高的热量难以散失，引 起金刚石的热损伤和胎体的快速磨损，这就是常用的孕镶金刚石钻头的缺点。中国专利( ZL. 200520078588. 9， 2006年7月26日授权)，内容为钻头胎体上镶嵌有圆片状的金刚石复合 片和聚晶，适用于软硬互层地层，破碎地层。中国专利(ZL00232424. 5， 2001年10月10日授 权)，内容为涉及一种用于金刚石钻头的超硬切削复合片，其金刚石切削层的边缘得到很好 的支撑，使金刚石切削层在工作时边缘破碎的几率大大减小，从而有效提高超硬切削复合片 的使用寿命。上述技术都有以下的缺点 一是复合片钻头只考虑复合片的抗破碎的能力，没 有考虑到不同地层的钻进要求；二是复合片适合软之中硬地层，不适合研磨性硬地层
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种柱状切削具钻头，能钻进强研磨性硬地层，充分冷却切削具 在切削高研磨性岩石时产生的高温，保护柱状切削具中金刚石免于高温损伤而引起强度的降 低，提高切削具的寿命，解决背景技术存在的上述问题。
本实用新型的技术方案是柱状切削具钻头包含柱状切削具、钻头胎体、钢体、水路、
定位穴，钻头钢体上设有定位穴，柱状切削具与钻头胎体成为一体，固定在定位穴内，钻头 钢体上设有水路。
柱状切削具是通过用银铜钎焊固定在钻头体的定位穴中，钻头的内径外径边缘处设有保 径聚晶，起到保护钻头的内外径作用。
在钻头上的柱状切削具数量是任意的，根据需要确定，柱状切削具可以是圆柱状和扁圆 柱状。柱状切削具的工作层和焊接层联为一个整体，在工作层内含有金刚石颗粒和金属粉末
，采用热压烧结法烧结成柱状。其中金属粉末成分为WC， W2C， Cu， Ni， Co， Mn， Zn等，按比例和金刚石混合均匀，烧结成不同金刚石含量的切削具，用以适应不同研磨性的地层。
若干柱状切削具在钻头端部交错排列。钻头端部排列柱状切削具的数量，依据地层的研
磨性，研磨性越高，柱状切削具数量就越多，相反其数量就越少。合适的数量是提高柱状切
削具钻头寿命和效率的关键技术之一。
柱状切削具在钻头端部交错排列方式为若干柱状切削具排列成排，相邻两排的柱状切
削具数量不相同。
例如"1一2"排列，即前面一组排一粒柱状切削具，后面一组排两粒柱状切削具，直 至将钻头端面全部布满；"2—3"排列即为前面一组排两粒柱状切削具，后面一组排三粒柱 状切削具；依此类推有"3—4"排列，"4—5"排列，"5—6"排列，"6—7"排列，" 7--8"排列。
柱状切削具有两种结构圆柱状和扁圆柱状
(1) 圆柱状切削具的规格为(直径/高度)小4/8mm;小6/12mm;小8/16mm;小 10/20mm;小12/24mm切削具用于直径从小46mm—小96mm的钻头，而小6/32mm和小20/40mm切 削具用于直径从小113mm--小200mm的钻头。上述圆柱状切削具布置于钻头的中心部位，是钻 头的主切削具。
(2) 扁圆柱状切削具规格(长X宽X高)8X4X8mm; 12X6X12mm; 16X8X16mm; 20X10X20mm; 24X12X24mm; 32X 16X32mm; 40X20X40mm等7种，从8X4X8mm至24X 12 X 24mm扁柱状切削具用于直径从小46mm--小96mm的钻头，从32 X 16 X 32mm--40 X 20 X 40mm 用于直径从小113mm--小200mm的钻头。
上述扁柱状切削具布置于钻头的内径部位，其作用是增强钻头的内径位置的磨损能力。 柱状切削具内在组内中耐磨元素的加入
(1) 柱状切削具中除含有人造金刚石外加入了高耐磨性的天然金刚石，其含量为 5 10%，有效提高了柱状切削具的耐磨性能。
(2) 柱状切削具中加入了高稳定性的立方氮化硼，其含量为6 12%，有效提高柱状切削 具的耐热性能。
(3) 柱状切削具中加入了铁镍合金粉末，有效提高了柱状切削具的抗折强度。 能钻进强研磨性硬地层的柱状切削具，在钻头上交错排列，中间的柱状切削具首先掏槽
破碎，两侧的柱状切削具破碎抗剪强度已经减弱的孔底岩石，以达到提高钻速的目的。另外 ，柱状切削具之间的空间，是冲洗液的良好的流动通道，充分冷却切削具在切削高研磨性岩 石时产生的高温，保护柱状切削具中金刚石免于高温损伤而引起强度的降低，直接提高了切削具的寿命。
本实用新型与背景技术相比有以下优点
1. 采用柱状切削具的钻头，切削具与孔底接触面积较小，有效增加了钻头切削面上的单 位钻压，即在相同的总钻压下，每个切削具上所承受的钻压相对于常规钻头要高，直接提高 了钻速。
2. 柱状切削具中具有60— 100%浓度的人造金刚石和5—10%的天然，增强在高研磨性地层 中切削具的耐磨性，提高了钻头的寿命。
3. 柱状切削具钻头的水路系统通畅，有利于冲洗液的流动，改善钻头的冷却条件和排除 岩粉的流畅，免于柱状切削具中金刚石的热损伤保持金刚石原有强度和岩粉对胎体的过度冲 刷，提高在强研磨性地层中钻头的钻速和寿命。
4. 柱状切削具可制造成三种不同金刚石浓度，100%、 75%和60%，不同浓度切削具可以混 合镶嵌在钻头胎体的定位穴中，磨损严重部位采用浓度100%的切削具，正常磨损部位可以采 用浓度60%的切削具，以实现钻头上切削具的均衡磨损，防止钻头局部磨损而提前报废钻头
附图l为本实用新型结构示意图。
图中柱状切削具l、钻头胎体2、钢体3、水路4、保径聚晶5、定位穴6。
附图2为本实用新型的柱状切削具结构示意图。
图中工作层7、焊接层8、金刚石颗粒9、金属粉末IO。
附图3为实施例一的若干柱状切削具在钻头端部平面布置图。
附图4为实施例二的若干柱状切削具在钻头端部平面布置图。
附图5为实施例三的若干柱状切削具在钻头端部平面布置图。
附图6为实施例四的若干柱状切削具在钻头端部平面布置图。
图中钻头端部ll、柱状切削具l。
以下结合附图，通过实施例进一步说明本实用新型。
参照附图l，柱状切削具钻头包含柱状切削具l、钻头胎体2、钢体3、水路4、定位穴6， 钻头钢体3上设有定位穴6，柱状切削具1与钻头胎体2成为一体，固定在定位穴6内，钻头钢 体上设有水路4。柱状切削具通过用银铜钎焊固定于钻头体的定位穴中，钻头的内径外径边 缘处设有保径聚晶5，起到保护钻头的内外径作用。在钻头上的柱状切削具数量是任意的， 根据需要确定，可以是圆柱状和扁圆柱状。参照附图2，柱状切削具的工作层7和焊接层8联为一个整体，在工作层内含有金刚石颗 粒9和金属粉末10，采用热压烧结法烧结成柱状。其中金属粉末成分为WC， W2C， Cu， Ni， Co， Mn， Zn等，按比例和金刚石混合均匀，烧结成不同金刚石含量的切削具，用以适应不同 研磨性的地层。
实施例一，参照附图3:
本实施例中，钻头端部ll上设有若干柱状切削具l，若干柱状切削具按"1一2"排列， 即前面一组排一粒柱状切削具，后面一组排两粒柱状切削具，直至将钻头端面全部布满。 实施例二，参照附图4:
本实施例中，钻头端部ll上设有若干柱状切削具l，若干柱状切削具按"2—3"排列， 即前面一组排两粒柱状切削具，后面一组排三粒柱状切削具，直至将钻头端面全部布满。 实施例三，参照附图5:
本实施例中，钻头端部ll上设有若干柱状切削具l，若干柱状切削具按"3—4"排列， 即前面一组排三粒柱状切削具，后面一组排四粒柱状切削具，直至将钻头端面全部布满。 实施例四，参照附图6:
本实施例为全面钻头，钻头端部ll上设有若干柱状切削具l，若干柱状切削具按"4一3 "排列，即一组排四粒柱状切削具，相邻一组排三粒柱状切削具，直至将钻头端面全部布满
权利要求1.一种柱状切削具钻头，其特征在于包含柱状切削具(1)、钻头胎体(2)、钢体(3)、水路(4)、定位穴(6)，钻头钢体(3)上设有定位穴(6)，柱状切削具(1)与钻头胎体(2)成为一体，固定在定位穴(6)内，钻头钢体上设有水路(4)。
2.根据权利要求l所述之柱状切削具钻头，其特征在于柱状切削具是 通过用银铜钎焊固定在钻头体的定位穴中，钻头的内径外径边缘处设有保径聚晶(5)。
3.根据权利要求1或2所述之柱状切削具钻头，其特征在于柱状切削 具是圆柱状。
4.根据权利要求1或2所述之柱状切削具钻头，其特征在于柱状切削 具是扁圆柱状。
5.根据权利要求1或2所述之柱状切削具钻头，其特征在于若干柱状 切削具在钻头端部交错排列。
6.根据权利要求5所述之柱状切削具钻头，其特征在于若干柱状切削 具排列成排，相邻两排的柱状切削具数量不相同。
专利摘要本实用新型涉及一种地质勘探用钻进强研磨性砾石层的钻头，特别是柱状切削具钻头。技术方案是包含柱状切削具(1)、钻头胎体(2)、钢体(3)、水路(4)、定位穴(6)，钻头钢体(3)上设有定位穴(6)，柱状切削具(1)与钻头胎体(2)成为一体，固定在定位穴(6)内，钻头钢体上设有水路(4)。本实用新型的柱状切削具在钻头上交错排列，中间的柱状切削具首先掏槽破碎，两侧的柱状切削具破碎抗剪强度已经减弱的孔底岩石，以达到提高钻速的目的。另外，柱状切削具之间的空间，是冲洗液的良好的流动通道，充分冷却切削具在切削高研磨性岩石时产生的高温，保护柱状切削具中金刚石免于高温损伤而引起强度的降低，直接提高了切削具的寿命。
文档编号E21B10/46GK201406989SQ200920303349
公开日2010年2月17日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者何蕙岚, 王久全, 波 田 申请人:唐山市金石超硬材料有限公司