一种金刚石复合片基体的制作方法

本实用新型涉及一种与金刚石粉复合的硬质合金基体，尤其涉及该基体与金刚石粉接触的复合面结构。

背景技术：

金刚石复合片是由金刚石层与硬质合金基体组成的超硬复合材料。它既有金刚石的硬度与耐磨性，又有硬质合金的抗冲击性和可焊接性的特点，主要应用于石油与地质钻探工具等。

硬质合金基体的上表面即复合面，为了使金刚石层与硬质合金基体的有效复合面积与复合强度最大化，可以设计各种各样的沟槽或凸起，比如条纹状的、网格状的、放射状的等等。但是，任何几何形状及其几何参数的设计，都不能只顾及其复合性能，必须兼顾模具制造工艺和基体的压制成型性能，使三者之间达到有效地平衡。如果槽型参数设计部合理，硬质合金基体的生产有可能实现不了：①成型电极在数铣加工时，刀具会发生干涉或断刀而导致无法加工；②产品压制成型性能差，不能压制脱模；③模具的表面质量达不到高精度表面要求，压制合格率低；④产品烧结后，几何形状或几何尺寸达不到预期效果，影响使用性能等等。

技术实现要素：

本实用新型针对有效复合面积最大化、复合强度高、抗剥落和抗冲击能力强，而且复合后产品在钻具上焊接时没有方向性，焊接效率高的要求，提供一种新的金刚石复合片基体，不仅满足上述要求，而且复合面几何形状、结构独特，几何参数设计合理，成型性能好，表面质量和合格率高。

本实用新型的金刚石复合片基体，由底面、与之相对的复合面及连接上述底面和复合面的侧面组成；所述复合面分为中央部分和外环部分，中央部分由凸、凹交替的直型齿组成，外环为围绕中央部分的球面，且球面上分布有若干小凸起。

所述复合面中央部分的直型齿的凹槽与凸齿的边缘水平投影都在同一圆周ΦD₄上；复合面外环部分的球面上分布的若干小凸起为若干层小半球；每层小半球球心的水平投影都在同一个圆周上，且每层圆周之间间距均匀；小半球的数量从里往外逐层成比例递增；每个小半球的直径为Φd；最外层小半球边缘外侧投影所在圆周为φD₂，在基体侧面2的水平投影圆周ΦD₁内；最里层小半球边缘内侧水平投影所在圆周为φD₃，在中央直齿边缘的水平投影圆周ΦD₄外。

所述最外层小半球边缘外侧投影所在圆周φD₂与基体侧面（2）的水平投影圆周ΦD₁的距离：（ΦD₁－ΦD₂）／2≥0.3mm；最里层小半球边缘内侧水平投影所在圆周φD₃与中央直齿边缘的水平投影圆周ΦD₄的距离（ΦD₃－ΦD₄）／2≥0.3mm。

作为优化一，所有小半球的底面都在球面上，其半径为Sr；小半球的顶面都在另一虚拟球面上，其半径为SR；两球面同心。

作为优化二，复合面的中央部分的凸齿间的间距一致，都为M；凸齿侧面有一个傾斜角δ°；与凹槽底面圆弧连接，其半径为R₁；直齿的顶部为弧形面，其半径为R₂。复合面上的小半球与所在球面的相贯处圆弧连接，半径为r。

本实用新型几何形状、结构独特，有效复合面积实现了最大化，复合强度高，具有很强的抗剥落和抗冲击能力，而且复合后产品在钻具上焊接时没有方向性，焊接效率高。在基体的生产方面，几何参数设计合理，模具制作工艺可行，能够保证高精度的表面质量，产品模压成型性能好，压制合格率高。

附图说明

图1是本实用新型的金刚石复合片硬质合金基体的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图3中的K部（中央部分直行齿）断面放大图；

图5是图3中的P部（小半球）的断面放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的金刚石复合片基体，由底面1、与之相对的复合面3及连接底面1和复合面3的侧面2组成；复合面3分为中央部分和外环部分，中央部分由凸、凹交替的直型齿组成，外环为围绕中央部分的球面31，且球面上分布有若干小凸起32。

如图2所示，复合面中央部分的直型齿的凹槽34与凸齿33的边缘水平投影都在同一圆周ΦD₄上；作为优化，本实用新型的复合面外环部分的球面31上分布的若干小凸起32为若干层小半球；每层小半球球心的水平投影都在同一个圆周上，且每层圆周之间间距均匀；小半球的数量从里往外逐层成比例递增；每个小半球的直径为Φd；最外层小半球边缘外侧投影所在圆周为φD₂，在基体侧面2的水平投影圆周ΦD₁内；最里层小半球边缘内侧水平投影所在圆周为φD₃，在中央直齿边缘的水平投影圆周ΦD₄外。

作为进一步优化，最外层小半球边缘外侧投影所在圆周φD₂与基体侧面2的水平投影圆周ΦD₁的距离：（ΦD₁－ΦD₂）／2≥0.3mm；最里层小半球边缘内侧水平投影所在圆周φD₃与中央直齿边缘的水平投影圆周ΦD₄的距离（ΦD₃－ΦD₄）／2≥0.3mm。

如图3所示，所有小凸起32的底面都在球面31上，其半径为Sr；小凸起的顶面都在另一虚拟球面上，其半径为SR；上述两球面同心。

如图4所示，复合面的中央部分的凸齿33间的间距一致，都为M；凸齿33侧面有一个傾斜角δ°；与凹槽34底面圆弧连接，其半径为R₁；直齿的顶部为弧形面，其半径为R₂。

如图5所示，所述复合面上的小半球与所在球面31的相贯处圆弧连接，半径为r。

本实用新型复合面采用中央直齿和外环球面小凸起结合的形式，几何形状、结构独特，有效复合面积实现了最大化，复合强度高，具有很强的抗剥落和抗冲击能力，而且复合后产品在钻具上焊接时没有方向性，焊接效率高。几何参数设计合理，模具制作工艺可行，能够保证高精度的表面质量，产品模压成型性能好，压制合格率高。