钻采工具用环状切削合金齿的制作方法

本发明涉及一种钻采工具用切削齿，尤其涉及一种钻采工具用环状切削合金齿。

背景技术：

随着石油、石化等钻采行业的深入发展，需要钻采工具向更深、更复杂地层及更难钻进岩层钻进，而且钻采企业对钻井效率的需求日益提高，带来的与之配套的钻具采用的硬质合金齿的消耗量也大大增加。切削齿是直接与地层岩石接触的零件，这就要求其具有较高的强度、高耐磨性及良好的冲击韧性，合金齿具有优越的耐磨性和冲击韧性，被广泛应用于石油钻探行业、机加行业、采石、采矿、隧道工程使用的工具，与同类产品比具有更高的钻进速度。目前在钻采工具中存在多种不同齿形的硬质合金切削齿，如平顶齿、楔形齿、锥齿、锥球齿等。

传统的硬质合金齿，不管是平顶齿、楔形齿、锥齿还是锥球齿，其与切削岩石接触的切削刃均为齿顶面与齿体侧面的相交线作为切削刃，形式单一且切削刃较短，由于其与井壁的接触面积较小，导致其在切削岩石时产生过大的压力，容易造成硬质合金齿过早磨损甚至崩损，寿命较短。另外，传统的硬质合金齿一般都是通过钎焊的方法压装在钻采工具上，而且硬质合金齿外表面为简单圆柱形表面，这种形状不利于钎焊作业时齿底气体的排放，降低钎焊强度，容易导致在实际作业中硬质合金齿脱落，同时在齿的芯部容易产生应力集中，合金齿在切削作业时，应力释放也容易导致合金齿过早损坏。

上述两个原因是传统硬质合金齿容易磨损失效的主要原因，也是造成硬质合金齿利用率低及使用寿命低的主要原因。为此，迫切需要研制一种超耐磨、高寿命的硬质合金齿来解决当前市场硬质合金齿高消耗的问题。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超耐磨、高寿命的钻采工具用环状切削合金齿。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种钻采工具用环状切削合金齿，包括一体成型的齿体和齿冠，所述齿体为圆柱体或多边形柱体，设所述齿体的中心轴线方向为垂直方向，所述齿冠位于所述齿体的正上方，所述齿冠的外圆周表面的直径由下而上逐渐减小直到顶部，所述齿冠的顶部的中心位置下凹形成中心沉孔。

作为优选，所述齿冠的外圆周表面为在竖向外凸的第一弧形圆环面，所述中心沉孔的孔壁表面为在竖向外凸的第二弧形圆环面，所述第一弧形圆环面的下部与所述齿体的圆周表面上部之间通过在竖向外凸的第三弧形圆环面平滑过渡，所述第一弧形圆环面的上部与所述齿冠的顶部表面的外边缘之间通过在竖向外凸的第四弧形圆环面平滑过渡，所述齿冠的顶部表面的内边缘与所述第二弧形圆环面的上部之间通过在竖向外凸的第五弧形圆环面平滑过渡，所述第二弧形圆环面的下部与所述中心沉孔的底部表面的边缘之间通过在竖向内凹的第六弧形圆环面平滑过渡。

作为优选，所述齿体为圆柱体或以中心轴为对称轴的多边形柱体。

作为优选，所述中心沉孔的上视投影为圆形或轴对称多边形。

作为优选，所述中心沉孔的上视投影的底部的圆形半径或轴对称多边形的外接圆半径为顶部的圆形半径或轴对称多边形的外接圆半径的三分之一至三分之二。

作为优选，所述中心沉孔为锥状或圆柱状。

作为优选，所述中心沉孔为盲孔或贯通孔，若为盲孔则其深度不小于所述齿冠高度的二分之一。

作为优选，所述齿冠的顶部外缘的上视投影为圆形或轴对称多边形。

作为优选，所述齿体和所述齿冠的外壁上整体设有一个或两个对称的竖向的沟槽。

作为优选，所述环状切削合金齿为硬质合金齿或硬质合金复合齿。

本发明的有益效果在于：

本发明通过在齿冠的顶部中心位置设置中心沉孔，使整个合金齿形成双切削刃环状切削结构，即齿冠的顶部表面的内外侧均具有环状的切削刃，在增强钻采工具外径的修刮能力的同时保证较低的钻具扭矩和阻力，可获得更高的钻进效率并能有效的减少破损，同时避免了齿冠芯部易产生应力集中的缺陷；齿冠的外表面形成类似于甜甜圈的结构，切削时各部分均为外凸弧形面结构，切削时受力和磨损都比较均匀，可进一步提高其使用寿命；通过在齿体和齿冠的外侧开设1-2个沟槽，有利于合金齿与钻采工具的齿孔之间的钎焊作业，改善钎焊工艺，增强硬质合金齿的钎焊强度，避免在切削作业时出现掉齿问题。

附图说明

图1是本发明所述钻采工具用环状切削合金齿的立体图；

图2是本发明所述钻采工具用环状切削合金齿的俯视图；

图3是图2中的A-A剖视图；

图4是图2中的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图4所示，本发明所述钻采工具用环状切削合金齿为硬质合金齿或硬质合金复合齿，包括一体成型的齿体1和齿冠3，齿体1为圆柱体或以中心轴为对称轴的多边形柱体，本例中为圆柱体，设齿体1的中心轴线方向为垂直方向，齿冠3位于齿体1的正上方，齿冠1的外圆周表面的直径由下而上逐渐减小直到顶部，齿冠3的顶部的中心位置下凹形成中心沉孔(图中未标记)，所述中心沉孔为盲孔或贯通孔，若为盲孔则其深度不小于齿冠3的高度的二分之一，所述中心沉孔的上视投影为圆形或轴对称多边形，本例中为圆形，所述中心沉孔的上视投影的底部的圆形半径或轴对称多边形的外接圆半径为顶部的圆形半径或轴对称多边形的外接圆半径的三分之一至三分之二，所述中心沉孔为锥状或圆柱状，本例中为圆柱状；齿冠3的外圆周表面为在竖向外凸的第一弧形圆环面4，所述中心沉孔的孔壁表面为在竖向外凸的第二弧形圆环面9，第一弧形圆环面4的下部与齿体1的圆周表面上部之间通过在竖向外凸的第三弧形圆环面2平滑过渡，第一弧形圆环面4的上部与齿冠3的顶部表面11的外边缘之间通过在竖向外凸的第四弧形圆环面6平滑过渡，齿冠3的顶部表面11的内边缘与第二弧形圆环面9的上部之间通过在竖向外凸的第五弧形圆环面7平滑过渡，第二弧形圆环面9的下部与所述中心沉孔的底部表面10的边缘之间通过在竖向内凹的第六弧形圆环面8平滑过渡，齿冠3的顶部外缘的上视投影为圆形或轴对称多边形，齿冠3的顶部表面11为在水平方向外凸的弧形圆环面，各弧形圆环面之间优选相切连接；齿体1和齿冠3的外壁上整体设有两个(也可以为一个)对称的竖向的沟槽5，沟槽5贯穿齿体1和齿冠3，沟槽5的截面形状不局限于半圆形，也可以是三角形、矩形、抛物线形等形状，只要便于钎焊作业即可。

如图1-图4所示，应用时，本发明所述钻采工具用环状切削合金齿设于扩眼器的刀翼上，通过沟槽5与刀翼上的齿孔之间进行钎焊连接，增强钎焊强度，避免在切削作业时出现掉齿问题；所述中心沉孔使整个合金齿形成双切削刃环状切削结构，即齿冠3的顶部表面11的内外侧均具有环状的切削刃，在增强钻采工具外径的修刮能力的同时保证较低的钻具扭矩和阻力，可获得更高的钻进效率并能有效的减少破损，同时避免了齿冠3的芯部易产生应力集中的缺陷；齿冠3的外表面形成类似于甜甜圈的结构，切削时各部分均为外凸弧形面结构，切削时受力和磨损都比较均匀，可进一步提高其使用寿命。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。