专利名称：超硬复合刃取芯钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超硬复合刃取芯钻头，尤其是超硬复合刃的工程薄壁钻头和单管、双管及绳索取芯钻头。
取芯钻头是地质勘探、工程勘察、石油开采、工程施工及工程质检等行业和部门的必备之物。为了提高钻头使用寿命和取芯样品的质量，出现了超硬材料切削或磨削式取芯钻头。目前市场上最常见的有两种。一种是孕镶金刚石取芯钻头，由钢体、胎体和孕镶在胎体中的金刚石组成，该种钻头适用于中硬至坚硬工作介质，具有一定的抗冲击性能，但抗磨损性能较差，在钻凿硬岩时进尺寿命往往不超过二十米；另一种是表镶金刚石取芯钻头，由钢体、胎体和表镶在胎体上的切削刃具组成。表镶的切削刃具是天然金刚石或金刚石烧结体或金刚石复合体。表镶金刚石取芯钻头适用于软至中硬工作介质，钻凿效率比较高，但抗冲击性能差，易崩刃、掉片、碎片。
现有技术中国专利ZL89106159公开了一种复合金刚石切削具。该复合金刚石切削具是用硬质合金包裹金刚石，制成中间厚两边薄，经烧结而成截面类似凸透镜的柱状物。采用该复合金刚石切削具制成的取芯钻头，在软至中硬工作介质中能取得较高钻凿效率，且钻头能够自磨出刃，进尺速度相对恒定，但是，其切削具材料仍然单一，抗磨损性能较差，使用寿命与孕镶金刚石取芯钻头相当。
本实用新型的目的是提供一种高使用寿命的超硬复合刃取芯钻头，不仅适用工作介质范围广泛，而且在使用时能够保持较高的钻凿效率。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是超硬复合刃取芯钻头由钢体1、胎体2和超硬复合刃材料组合3组成。超硬复合刃材料组合3通过烧结孕镶在胎体中，钢体和胎体通过烧结或钎焊连接，钢体与钻具或钻机通过螺纹连接。超硬复合刃材料组合3是由带衬底的超硬复合体、超硬烧结体和超硬单晶等三类物质或其中任意两类构成。胎体2高度4-30mm，超硬复合刃材料组合沿整个或部分胎体高度布置，胎体工作层高度等于或小于胎体高度，胎体工作层壁厚2-20mm。胎体2中除孕镶超硬复合刃材料组合3以外，还可以孕镶硬质合金。硬质合金体积占整个胎体工作层体积0-70％。超硬复合刃取芯钻头上构成超硬复合刃材料组合3的每一类物质均参与钻头胎体工作层唇面的切削或磨削作用。
由于带衬底的超硬复合体或超硬烧结体具有极高的耐磨损性能，且具有较粗大的切削刃，经烧结孕镶在胎体中，通过适当初始出刃，能承受一定的冲击载荷，同时，与孕镶在胎体中数量众多的超硬单晶颗粒构成独特的复合刃取芯钻头，既克服了表镶金刚石取芯钻头抗冲击性能差，仅适用软至中硬工作介质的不足，又克服了孕镶金刚石取芯钻头抗磨损性能差，使用寿命偏低的缺陷。
附
图1是本实用新型的主体视图，即附图2的A-A剖视图。
附图2是
图1所示结构的左视图。
下面，结合附
图1和附图2说明本实用新型的一个实施例。
图1所示超硬复合刃取芯钻头由钢体1、胎体2和超硬复合刃材料组合3组成。超硬复合刃材料组合3通过烧结孕镶在胎体2中。超硬复合刃材料组合3由金刚石复合体和金刚石组成。钢体1和胎体2通过烧结连接。胎体2分为含有超硬复合刃材料组合的工作层和不含超硬复合刃材料组合的非工作层两部分。钢体1与钻具通过螺纹连接。图2中，本实施例的超硬复合刃取芯钻头设有3个水槽；金刚石复合体沿环状的胎体工作层唇面径向方向交错排列，重叠系数10％，沿钻头径向方向的初始底出刃高为300μm；金刚石均布在胎体工作层中，粒径300-600μm，按砂轮工业浓度制体积浓度为75％。
本实用新型不限于上述一种实施例，超硬复合刃取芯钻头胎体工作层可孕镶其它类型超硬复合刃材料组合，如金刚石烧结体和金刚石，或金刚石复合体、金刚石烧结体和金刚石；同样，布刃方式也不局限于均匀对称分布，还可以采用非均匀非对称分布；另外除孕镶超硬复合刃材料组合以外，还可以孕镶硬质合金，此时，实际切削刃或磨削刃是意义更为广泛的复合刃群。这些变换均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种超硬复合刃取芯钻头，由钢体(1)、胎体(2)、超硬复合刃材料组合(3)组成，超硬复合刃材料组合(3)通过烧结孕镶在胎体(2)中，钢体(1)和胎体(2)通过烧结或钎焊连接，其特征在于胎体(2)中孕镶的超硬复合刃材料组合(3)是由带衬底的超硬复合体、超硬烧结体和超硬单晶等三类物质或其中任意两类构成；胎体(2)高度4-30mm，超硬复合刃材料组合沿整个或部分胎体高度布置，胎体工作层高度等于或小于胎体高度，胎体工作层壁厚2-20mm；胎体(2)中除孕镶超硬复合刃材料组合(3)以外，还可以孕镶硬质合金，硬质合金体积占整个胎体工作层体积0-70％。
2.根据权利要求1所述的超硬复合刃取芯钻头，其特征在于带衬底的超硬复合体沿环状的胎体工作层唇面径向方向交错排列，重叠系数为1-50％，或横贯胎体工作层壁厚排列；沿钻头轴向方向的初始底出刃高为0-5000μm；每支超硬复合刃取芯钻头上布置带衬底的超硬复合体2-80片，其中，带衬底的超硬复合体是金刚石复合体或立方氮化硼复合体。
3.根据权利要求1所述的超硬复合刃取芯钻头，其特征在于超硬烧结体沿环状的胎体工作层唇面径向方向交错排列，重叠系数为1-50％，或横贯胎体工作层壁厚排列；沿钻头轴向方向的初始底出刃高为0-4000μm；每支超硬复合刃取芯钻头上布置超硬烧结体2-240个，其中，超硬烧结体是金刚石烧结体或立方氮化硼烧结体。
4.根据权利要求1所述的超硬复合刃取芯钻头，其特征在于超硬单晶粒径为40-1200μm，按砂轮工业浓度制体积浓度25-125％均布在胎体工作层中，其中，超硬单晶是天然金刚石或人造金刚石或立方氮化硼，或该三类超硬单晶中任意两类或三类组成的混合物。
专利摘要本实用新型公开了一种由钢体(1)、胎体(2)和超硬复合刃材料组合(3)组成的超硬复合刃取芯钻头结构。超硬复合刃材料组合(3)是由带衬底的超硬复合体、超硬烧结体或超硬单晶等三类物质或其中任意两类构成。该种超硬复合刃取芯钻头抗冲击性能好,耐磨损,钻凿效率高,使用寿命长,综合技术经济指标优越,适用于地质勘探、工程勘察、石油开采、工程施工及工程质检等行业和部门。
文档编号E21B10/46GK2393994SQ9923377
公开日2000年8月30日 申请日期1999年7月27日 优先权日1999年7月27日
发明者刘寿康, 唐红平, 赵统武, 刘明深, 黄菊贤, 甘海仁, 李明全, 曹克胜, 郑磊 申请人:冶金工业部长沙矿冶研究院