一种聚晶金刚石复合片的制作方法

文档序号:11586033阅读:415来源:国知局

本实用新型属于超硬材料领域,具体涉及一种聚晶金刚石复合片。



背景技术:

传统的聚晶金刚石复合片是由金刚石微粉和硬质合金基体组成的复合材料,通常是在超高温高压条件下烧结制得。它既具备金刚石极高的硬度和耐磨性,又具有硬质合金良好的抗冲击韧性和可焊接性,因此被广泛应用于石油钻探、地质勘探及煤田钻采等行业。

目前,现有市场上的复合片多是单层、平面状聚晶金刚石复合片,此种复合片由于硬质合金基体和聚晶金刚石层的残余应力问题,使其在使用中抗冲击性和强度不高,耐磨性和韧性差。平面状的复合片在钻进初期锋利度较高,破岩速率较快,但是复合片边缘容易出现应力集中,造成崩边现象。若遇到软硬交错复杂的地层时,复合片磨损较快,且金刚石聚晶层自锐性差,钻进时锋利性不好,导致钻头无法高速钻进,影响使用寿命,增加使用的成本,严重制约了金刚石复合片的应用。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种聚晶金刚石复合片,从而解决现有的金刚石复合片易崩边、锋利性差的问题。

为了实现以上目的,本实用新型的聚晶金刚石复合片所采用的技术方案是:一种聚晶金刚石复合片,包括硬质合金基体及附着在硬质合金基体上的聚晶金刚石层,聚晶金刚石层上平行设置有多个凹槽,相邻凹槽之间或位于最外侧的凹槽与聚晶金刚石层的对应外周壁之间的部分形成用于钻进的刀刃部;在凹槽的宽度方向,所述刀刃部的上表面为沿金刚石复合片的中心向外围高度逐渐变小的坡面,坡面的沿凹槽宽度方向上的两侧分别形成内刀刃、外刀刃;位于内侧的刀刃部的外刀刃的高度不大于位于外侧的刀刃部的内刀刃的高度。

本实用新型的聚晶金刚石复合片,在聚晶金刚石层上设置具有特定结构的刀刃部,既提高了工作层的锋利性,又改善了刀刃部钻进时的受力情况,减少了应力集中和崩边现象的发生。

优选的,各所述刀刃部在凹槽宽度方向沿金刚石复合片的中心线对称设置。进一步优选的,所述刀刃部的高度为聚晶金刚石层厚度的10%~30%。所述凹槽的数目为3~6个;所述凹槽的宽度为1~5mm。

优选的,所述聚晶金刚石层包括第一聚晶金刚石层、第二聚晶金刚石层,第二聚晶金刚石层附着在硬质合金基体上,第二聚晶金刚石层的粒度大于第一聚晶金刚石层的粒度。聚晶金刚石层的粒度是指制备聚晶金刚石层时所使用的金刚石微粉原料的粒度。

进一步优选的,第二聚晶金刚石层由10~30μm的金刚石微粉和金属结合剂制成,第一聚晶金刚石层由8~12μm的金刚石微粉和金属结合剂制成。

第二聚晶金刚石层的厚度为0.5~1mm。第一聚晶金刚石层的厚度为1~2mm。

采用上述不同粒度聚晶金刚石层的设置可进一步提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性、强度及耐磨性。

进一步的,本实用新型提供的聚晶金刚石复合片,通过不同粒度聚晶金刚石层的设置,改善了硬质合金基体与工作层的残余应力,提高了聚晶金刚石复合片的抗冲击性、强度以及耐磨性;通过刀刃部的对称设置,可进一步提高聚晶金刚石层的自锐性,平衡钻井时的受力,使其不易崩刃,显著提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的聚晶金刚石复合片的结构示意图;

图2为图1的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的聚晶金刚石复合片的实施例,结构示意图如图1和图2所示,包括硬质合金基体1,附着在硬质合金基体1表面上的第二聚晶金刚石层3,以及附着在第二聚晶金刚石层3表面上的第一聚晶金刚石层2,所述第一聚晶金刚石层2上平行设置有5个凹槽4,凹槽贯穿第一聚晶金刚石层表面,形成在凹槽宽度方向沿金刚石复合片的中心线对称设置的6个刀刃部;在凹槽的宽度方向,所述刀刃部的上表面为沿金刚石复合片的中心向外围高度逐渐变小的坡面40,坡面40的沿凹槽宽度方向上的两侧分别形成靠近中心的内刀刃42、远离中心的外刀刃41;位于内侧的刀刃部的外刀刃的高度小于位于外侧的刀刃部的内刀刃的高度。

所述第二聚晶金刚石层由粒度为10~30μm的粗粒度金刚石微粉和金属结合剂制成,第一聚晶金刚石层由粒度为8~12的细粒度金刚石微粉和金属结合剂制成。第二聚晶金刚石层的厚度为0.5mm,第一聚晶金刚石层的厚度为1mm。

在本实用新型的其他实施例中,刀刃部可在凹槽宽度方向无规设置;刀刃部的高度、凹槽的数目及宽度可根据需要进行控制。可不设置第二聚晶金刚石层;第二聚晶金刚石层和第一聚晶金刚石层的厚度可以根据需要进行调整。

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