专利名称：金刚石地质钻头及其制作方法
技术领域：
本发明金刚石地质钻头及其制作方法，属于地质钻头技术领域。
背景技术：
勘探、开采能源常采用的地质钻头有普通材料的合金钻头、PDC钻头、热压金刚石钻头等。普通材料的合金钻头硬度较小，适用于土层和泥岩，工作原理为刻取。PDC钻头硬度较高，适用于软到中硬地层，工作原理为刻取。热压金刚石钻头硬度大，适用于硬度较高岩层，工作原理为研磨。综上所述，现有地质钻头的工作原理或为刻取，或为研磨，只是分别适应对应的岩层，涵盖范围有限。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，所要解决的技术问题为提供一种适用地质层范围广泛的，既刻取又研磨的金刚石地质钻头。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为金刚石地质钻头，包括钻头主体和金刚石齿，钻头主体的工作端沿圆周方向均布设置有金刚石齿支撑体和水口，金刚石齿支撑体上设置有凹槽，凹槽内镶嵌有金刚石齿，所述金刚石齿高于金刚石齿支撑体顶部 lmm-5mm ；
所述金刚石齿或为“W”形，或为凸面形；
所述凹槽的两个侧壁一边高，一边低，金刚石齿的切削面朝向凹槽低的一边，凹槽的有效槽深为金刚石齿高度的1/5-1/2。一种制作如权利要求1所述的金刚石地质钻头的方法，按照下述步骤进行 第一步，制作钻头主体；
第二步，在所述钻头主体大直径一段的端面上加工金刚石齿支撑体和水口，所述水口的面积与金刚石齿支撑体截面积之比为2:3 1:1，在金刚石齿支撑体上加工凹槽，所述凹槽一边高，一边低；
第三步，用金刚石颗粒压制而成金刚石齿；
第四步，将第三步中制作的金刚石齿用铜焊或银焊的方式焊接在所述金刚石齿支撑体上的凹槽中，所述金刚石齿的切削面面向凹槽低的一边，且凹槽的有效槽深为金刚石齿高度的 1/5-1/2。本发明与现有技术相比具有以下益效果。金刚石地质钻头采用将金刚石齿镶嵌焊接于钻头主体的结构，由于金刚石齿具有较大的强度和较好的耐磨性，而且钻头的基体采用普通材质，这样就保证了钻头不仅具有较大的强度和较好的耐磨性，而且有很好的韧性，配合合理的水口，从而使钻头能工作在刻取和研磨的状态下，能够适用的地质层的范围大；还采用镶嵌后焊接的加工工艺，能使钻头的生产效率大大提高，进一步降低了钻头的加工成本。
下面结合附图对本发明做进一步说明。图1为金刚石地质钻头的结构示意图。图2是图1的俯视图。图中1为钻头主体、2为金刚石齿、3为凹槽、4为金刚石齿支撑体、5为水口。
具体实施例方式如图1、图2所示，金刚石地质钻头，包括钻头主体1和金刚石齿2，钻头主体1的工作端沿圆周方向均布设置有金刚石齿支撑体4和水口 5，金刚石齿支撑体4上设置有凹槽 3，凹槽3内镶嵌有金刚石齿2，所述金刚石齿2高于金刚石齿支撑体4顶部lmm-5mm ；
所述金刚石齿2或为“W”形，或为凸面形；
所述凹槽3的两个侧壁一边高，一边低，金刚石齿2的切削面朝向凹槽3低的一边，凹槽3的有效槽深为金刚石齿2高度的1/5-1/2。一种制作如权利要求1所述的金刚石地质钻头的方法，其特征在于按照下述步骤进行
第一步，制作钻头主体1 ；
第二步，在所述钻头主体ι大直径一段的端面上加工金刚石齿支撑体4和水口 5，所述水口 5的面积与金刚石齿支撑体4截面积之比为2 3 1 1，在金刚石齿支撑体4上加工凹槽3，所述凹槽3 —边高，一边低；
第三步，用金刚石颗粒压制而成金刚石齿2 ；
第四步，将第三步中制作的金刚石齿2用铜焊或银焊的方式焊接在所述金刚石齿支撑体4上的凹槽3中，所述金刚石齿2的切削面面向凹槽3低的一边，且凹槽3的有效槽深为金刚石齿2高度的1/5-1/2。本发明金刚石地质钻头中，钻头主体1为带台阶的空心圆柱，减少重量且有较好的抗扭转性，所述空心圆柱小直径的一段上开有外螺纹。钻头主体1采用普通材料加工而成，所以有较好的韧性，金刚石齿2具有较大的强度和较好的耐磨性，配合适当的水口 5，使钻头同时拥有较好的韧性和较大的强度以及较好的耐磨性，从而钻头了具备了既刻取又研磨的功能，金刚石齿2或为“W”形，或为“W”衍生形，或为凸面形，或为凸面形衍生形。
权利要求
1.金刚石地质钻头，包括钻头主体(1)和金刚石齿(2)，钻头主体(1)的工作端沿圆周方向均布设置有金刚石齿支撑体(4)和水口(5)，其特征在于金刚石齿支撑体(4)上设置有凹槽(3)，凹槽(3)内镶嵌有金刚石齿(2)，所述金刚石齿(2)高于金刚石齿支撑体(4)顶部 lmm-5mm ；所述金刚石齿(2)或为“W”形，或为凸面形；所述凹槽(3)的两个侧壁一边高，一边低，金刚石齿(2)的切削面朝向凹槽(3)低的一边，凹槽(3)的有效槽深为金刚石齿(2)高度的1/5-1/2。
2.一种制作如权利要求1所述的金刚石地质钻头的方法，其特征在于按照下述步骤进行第一步，制作钻头主体(1);第二步，在所述钻头主体(1)大直径一段的端面上加工金刚石齿支撑体(4)和水口 (5)，所述水口(5)的面积与金刚石齿支撑体(4)截面积之比为2:3 1:1，在金刚石齿支撑体(4)上加工凹槽(3)，所述凹槽(3) —边高，一边低； 第三步，用金刚石颗粒压制而成金刚石齿(2)；第四步，将第三步中制作的金刚石齿(2)用铜焊或银焊的方式焊接在所述金刚石齿支撑体(4)上的凹槽(3)中，所述金刚石齿(2)的切削面面向凹槽(3)低的一边，且凹槽(3)的有效槽深为金刚石齿(2)高度的1/5-1/2。
全文摘要
本发明金刚石地质钻头及其制作方法，属于地质钻头技术领域；所要解决的技术问题为提供一种适用地质层范围广泛的，既刻取又研磨的金刚石地质钻头；采用的技术方案为包括钻头主体和金刚石齿，钻头主体的工作端沿圆周方向均布设置有金刚石齿支撑体和水口，金刚石齿支撑体上设置有凹槽，凹槽内镶嵌有金刚石齿，所述金刚石齿高于金刚石齿支撑体顶部1mm-5mm；所述金刚石齿或为“W”形，或为凸面形；所述凹槽的两个侧壁一边高，一边低，金刚石齿的切削面朝向凹槽低的一边，凹槽的有效槽深为金刚石齿高度的1/5-1/2；金刚石齿通过铜焊或银焊的方式连接在金刚石齿支撑体上；本发明适用地质层范围广泛。
文档编号E21B10/46GK102434109SQ20111033723
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者刘发明, 刘泽辉 申请人:晋中开发区新泽辉矿山机具有限公司