专利名称：梯形齿金刚石复合片的制作方法
技术领域：
本发明涉及超硬材料领域，尤其涉及一种梯形齿金刚石复合片。
背景技术：
金刚石复合片主要由表层的聚晶金刚石复合层和底层的硬质合金基体通过高温高压复合而成。金刚石复合层作为金刚石复合片的切削工作表面，其结构对金刚石复合片的性能起着决定性作用。对于金刚石复合层而言，若能够获得较大的前角角度，便能够有效提高金刚石复合片的抗冲击力。然而传统的金刚石复合层一般为圆片状。由于该圆片状金刚石复合层的上端面为平面，上端面与圆侧面的相切面垂直，因此这种结构的金刚石复合片只能通过倾斜安装的方式安装在钻头上才能获得一定的前倾角角度与后仰角角度，且前倾角等于后仰角，即前后角角度依赖于金刚石复合片安装的倾斜角度，因此前角角度一般为15° -18°左右。可见，上述结构的金刚石复合片的抗冲击力非常有限。此外，上述结构的金刚石复合层的上端面与圆侧面之间的几乎无倒角，因此金刚石复合片在冲击有间隙的岩层时，容易出现崩片的现象。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种梯形齿金刚石复合片，它能够提高金刚石复合片的抗冲击力强、并能够有效避免卡钻、崩片现象的发生。为解决上述问题，本实用新型涉及一种梯形齿金刚石复合片，包括表层的金刚石复合层和底层的硬质合金基体，所述金刚石复合层由位于上部的圆台体和位于下部的圆柱体2部分组成，其中圆台体的下底面直径与圆柱体的直径相等，圆柱体的上表面与圆台体下底面相结合，圆柱体的下表面与硬质合金基体相固连。上述方案所述圆台体的侧面与上底面的相接处、和/或圆台体的侧面与圆柱体的侧面的相接处均通过圆角平滑过渡。上述方案所述圆柱体的下表面最好为非光滑的粗糙面。上述方案所述圆台体的高度与圆柱体的高度之比最好介于1 5 2 1之间。上述方案所述圆台体的下底面与其侧面的相切面之间的夹角最好介于10° 40°之间。上述方案中，所述圆台体的下底面与其侧面的相切面之间的夹角最好为30°。与现有技术相比，本实用新型通过在金刚石层的前端增设一个圆台体，由于圆台体自身具有一个倾斜角，因此即便将金刚石复合片垂直安装在钻头上也能够获得一个较大的前角角度，即前角角度可从15°增加至45°，从而能够有效提高钻头的抗冲击性；其次， 圆台体的侧面在冲击有间歇的岩层时，能够更顺利的钻入岩层中、防止卡钻；再者，圆台体的侧面与上底面的相接处、以及圆台体的侧面与下底面的相接处能够形成二级刀刃，这样能够提高钻头的钻进力、从而使得钻头的钻进效果更好。
图1为本实用新型一种梯形齿金刚石复合片的结构示意图。图中标号为1、金刚石复合层；1-1、圆台体；1-2、圆柱体；2、硬质合金基体；α、圆台体的下底面与其侧面的相切面之间的夹角；h、圆台体的高度；H、圆柱体的高度。
具体实施方式
本实用新型一种梯形齿金刚石复合片如图1所示，包括表层的金刚石复合层1和底层的硬质合金基体2。所述金刚石复合层1由位于上部的圆台体1-1和位于下部的圆柱体1-2两部分组成，其中圆台体1-1的下底面直径与圆柱体1-2的直径相等，圆柱体1-2的上表面与圆台体1-1下底面相结合，圆柱体1-2的下表面与硬质合金基体2相固连。组成金刚石复合层1的圆台体1-1和圆柱体1-2在生产过程中，通过高温烧结成一完整的整体， 两者之间无明显的间隙。由于这种结构的金刚石层的前端具有一个从前至后逐渐增大的过渡圆台体1-1，这样所制成的金刚石复合片自身便具有一个前倒角，因而即便垂直安装在钻头上也可以增加前角角度、提高金刚石复合片的抗冲击力；同时也能避免卡钻现象的发生、 提高钻进效果。上述圆台体1-1的侧面与上底面相接处、以及圆台体1-1的侧面与圆柱体1-2的侧面的相接处可以直接相接，但为了避免钻头下钻过程中，其应力集中在上述相接处，而导致金刚石复合片的损坏，在本实用新型优选实施例中，所述圆台体1-1的侧面与上底面的相接处、和/或圆台体1-1的侧面与圆柱体1-2的侧面的相接处通过圆角平滑过渡。另外， 在本实用新型中，所述圆台体的下底面与其侧面的相切面之间的夹角α介于10° 40° 之间，即旋转形成圆台体1-1的等腰梯形下底上的内角介于10° 40°之间。而在本实用新型优选实施例中，所述圆台体的下底面与其侧面的相切面之间的夹角α为30°。为了兼顾金刚石复合片的自身强度和钻进效率，组成金刚石复合层1的两部分的厚度比，即圆台体的高度h与圆柱体的高度H之比应介于1 5 2 1之间。在本实用新型优选实施例中，圆台体的高度h与圆柱体的高度H之比为1 1，即圆台体1-1和圆柱体1-2等高。上述金刚石复合层1与硬质合金基体2的结合面，即圆柱体1-2的下表面和硬质合金基体2的上端面可以为光滑的平面、形状相互配合的光滑曲面。但为了提高金刚石复合层1和硬质合金基体2之间的结合力，金刚石复合层1与硬质合金基体2的结合面最好为非光滑粗糙的平面或曲面，即圆柱体1-2的下表面、以及硬质合金基体2的上端面上设有相互嵌合的小突起或小凹陷，这些小突起或小凹陷能够有效分散金刚石复合层1与硬质合金基体2的结合面上的应力，从而能够有效避免金刚石复合层1与硬质合金基体2的脱离。
权利要求1.梯形齿金刚石复合片，包括表层的金刚石复合层(1)和底层的硬质合金基体O)，其特征在于所述金刚石复合层(1)由位于上部的圆台体(1-1)和位于下部的圆柱体(1-2)2 部分组成，其中圆台体(1-1)的下底面直径与圆柱体(1-2)的直径相等，圆柱体(1-2)的上表面与圆台体(1-1)下底面相结合，圆柱体(1-2)的下表面与硬质合金基体(2)相固连。
2.根据权利要求1所述的梯形齿金刚石复合片，其特征在于所述圆台体(1-1)的侧面与上底面的相接处、和/或圆台体(1-1)的侧面与圆柱体(1- 的侧面的相接处均通过圆角平滑过渡。
3.根据权利要求1所述的梯形齿金刚石复合片，其特征在于所述圆柱体(1-2)的下表面为非光滑的粗糙面。
4.根据权利要求1所述的梯形齿金刚石复合片，其特征在于所述圆台体的高度(h) 与圆柱体的高度(H)之比介于1 5 2 1之间。
5.根据权利要求1所述的梯形齿金刚石复合片，其特征在于所述圆台体的下底面与其侧面的相切面之间的夹角(α)介于10° 40°之间。
6.根据权利要求5所述的梯形齿金刚石复合片，其特征在于所述圆台体的下底面与其侧面的相切面之间的夹角(α)为30°。
专利摘要本实用新型公开一种梯形齿金刚石复合片，包括表层的金刚石复合层和底层的硬质合金基体，所述金刚石复合层由位于上部的圆台体和位于下部的圆柱体2部分组成，其中圆台体的下底面直径与圆柱体的直径相等，圆柱体的上表面与圆台体下底面相结合，圆柱体的下表面与硬质合金基体相固连。本实用新型通过在金刚石层的前端增设一个圆台体，由于圆台体自身具有一个倾斜角，因此即便将金刚石复合片垂直安装在钻头上也能够获得一个较大的前角角度，即前角角度可从15°增加至45°，从而能够有效提高钻头的抗冲击性、并有效避免卡钻、崩片现象的发生。
文档编号E21B10/46GK202100200SQ20112018053
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者周付坤 申请人:桂林星钻超硬材料有限公司