用于钻头钻齿的阶梯型金属杯的制作方法

本实用新型属钻探设备技术领域，具体涉及一种用于钻头钻齿的阶梯型金属杯。

背景技术：

随着石油天然气钻探、煤炭开采等钻采业的发展，对钻探工具的钻进效率、强度、抗冲击韧性等提出更高的要求。为了更加符合效益和成本双赢的要求，现在钻采工具的切削元件主要采用聚晶金刚石复合片形式，聚晶金刚石复合片是由聚晶金刚石层和硬质合金基体高温高压烧结而成的复合材料，为了降低成本，钻齿基体采用成本较低的硬质合金制成，只在其前端部镶嵌有金刚石，但这样的结构依然存在工作中磨损快，消耗快的问题，为了延长聚晶金刚石复合片钻齿的寿命，现在的做法是在金刚石外包覆一层金属杯，工作过程中从金属杯开始磨损，随后才到金刚石，从而延长整个钻齿的使用寿命。目前，钻采业配合金刚石复合片使用的金属杯一般仍是端面为平面结构的金属杯，此类平面结构的金属杯在实际钻探使用中存在如下缺陷：由于在钻探过程中受力集中，处于钻头周边缘部分的钻齿速度快，受到的阻力大，磨损快，并由于金属杯与金刚石复合片适配导致的本身结构高度低，从而加快金属杯的磨损，缩短钻齿使用寿命。因此有必要提出改进。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题：提供一种用于钻头钻齿的阶梯型金属杯，本实用新型将金属杯的上封闭端面结构制成与金刚石复合片结构适配的阶梯型结构，从而加长了金属杯的高度，钻采过程中，套在钻齿金刚石复合片上的阶梯型金属杯从顶端开始磨损直至杯体，结构的变化导致金属杯高度的增加减慢了磨损的速率，延长金刚石复合片的使用寿命，而且阶梯型凸出的刃部结构能够有效防止钻进过程中钻齿受力过于集中，有效防止磨损严重脱层等现象，结构简单，成本低廉。

本实用新型采用的技术方案：用于钻头钻齿的阶梯型金属杯，包括杯体，所述杯体呈圆筒型结构，所述杯体一端敞开形成开口端，所述杯体另一端通过阶梯型结构封闭。

其中，所述阶梯型结构包括与杯体同轴的小圆筒，所述小圆筒上端口通过与其一体形成的端面封闭，所述小圆筒下端口边沿通过阶梯面与杯体端口边缘连接成一体，所述阶梯面一端与小圆筒下端口边沿通过圆角Ⅰ光滑过渡连接，所述阶梯面另一端与杯体端口边缘通过圆角Ⅱ光滑过渡连接。

进一步地，所述杯体及端部的阶梯型结构整体采用铌材料通过氧化处理加工而成。

进一步地，所述杯体的整体高度h为8.55±0.254mm，所述阶梯型结构的高度h1为2.4±0.191mm，所述杯体的外径Φ1为16.191mm，所述阶梯型结构中小圆筒的外径Φ2为14.351mm，所述杯体和阶梯型结构的壁厚b为0.15mm，所述圆角Ⅰ的半径R1为0.37mm，所述圆角Ⅱ的半径R2为0.52mm。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本方案将金属杯的上封闭端面结构制成与金刚石复合片结构适配的阶梯型结构，从而加长了金属杯的高度，钻采过程中，套在钻齿金刚石复合片上的阶梯型金属杯从顶端开始磨损直至杯体，结构的变化导致金属杯高度的增加减慢了磨损的速率，延长金刚石复合片的使用寿命，使金刚石复合片使用寿命至少延长50％，降低钻齿使用成本；

2、本方案将金属杯的端面制成阶梯型结构，并在各拐角连接处采用圆角光滑过渡，形成的这种刃部结构能够有效防止钻进过程中钻齿头部受力过于集中，避免有尖锐棱角受力的情况，有效防止磨损严重或崩刃脱层等现象，增强了钻齿耐磨性，结构简单，成本低廉；

3、本方案中金属杯是采用铌材料经过氧化处理加工而成，经过热处理的铌杯内部残余应力小，强度高，耐磨性高，具有很高的耐热性和抗冲击性，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图；

图2为本实用新型的结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图1-2描述本实用新型的实施例。

用于钻头钻齿的阶梯型金属杯，如图1和2所示，包括杯体1，所述杯体1呈圆筒型结构，所述杯体1一端敞开形成开口端2，所述杯体1另一端通过阶梯型结构3封闭。将金属杯的上封闭端面结构制成与金刚石复合片结构适配的阶梯型结构3，从而加长了金属杯的高度，钻采过程中，套在钻齿金刚石复合片上的阶梯型金属杯从顶端开始磨损直至杯体，结构的变化导致金属杯高度的增加，从而减慢磨损的速率，延长金刚石复合片的使用寿命，使金刚石复合片使用寿命至少延长50％，降低钻齿使用成本。

具体的，所述阶梯型结构3包括与杯体1同轴的小圆筒4，所述小圆筒4上端口通过与其一体形成的端面5封闭，所述小圆筒4下端口边沿通过阶梯面6与杯体1端口边缘连接成一体，所述阶梯面6一端与小圆筒4下端口边沿通过圆角Ⅰ7光滑过渡连接，所述阶梯面6另一端与杯体1端口边缘通过圆角Ⅱ8光滑过渡连接。本实用新型将金属杯的端面制成阶梯型结构，并在各拐角连接处采用圆角光滑过渡，形成的这种刃部结构能够有效防止钻进过程中钻齿头部受力过于集中，避免有尖锐棱角受力的情况，有效防止磨损严重或崩刃脱层等现象，增强了钻齿耐磨性，结构简单，成本低廉。

所述杯体1及端部的阶梯型结构3整体采用铌材料通过氧化处理加工而成，经过热处理的铌杯内部残余应力小，强度高，耐磨性高，具有很高的耐热性和抗冲击性，使用寿命长。

本金属杯制造规格的一种实施例：所述杯体1的整体高度h为8.55±0.254mm，所述阶梯型结构3的高度h1为2.4±0.191mm，所述杯体1的外径Φ1为16.191mm，所述阶梯型结构3中小圆筒4的外径Φ2为14.351mm，所述杯体1和阶梯型结构3的壁厚b为0.15mm，所述圆角Ⅰ7的半径R1为0.37mm，所述圆角Ⅱ8的半径R2为0.52mm。

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。