一种高结合强度聚晶金刚石复合片基体的制作方法

1.本实用新型涉及超硬材料技术领域，具体涉及一种高结合强度聚晶金刚石复合片基体。


背景技术：

2.相近技术中的硬质合金基体设计不合理、不科学，导致制备的复合片在钻进过程中会出现脱层失效，即pcd层（即聚晶金刚石层）与硬质合金基体之间结合强度不足，导致pcd层从硬质合金基体剥离。
3.复合片脱层主要由于钻进切削过程中，复合片因摩擦热升到高温，而当钻头因振动等短时脱离于岩层接触时，又被冷却泥浆急冷，而由于pdc（ 即聚晶金刚石复合片钻头）各层间热膨胀系数差异，而造成极大的内应力，其超过聚晶金刚石与硬质合金界面结合强度时，就会造成剥离。复合片脱层缺陷会造成钻具无法继续工作，严重时会造成卡钻等事故。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种高结合强度聚晶金刚石复合片基体，通过在硬质合金基体上设置与pcd层连接的结构，增大硬质合金基体与pcd层的接触面积，从而提高两者间的连接强度，避免钻进过程中pcd层脱层失效，提高钻具寿命。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种高结合强度聚晶金刚石复合片基体，包括硬质合金基体，硬质合金基体的上部延伸有用于安装pcd层的连接台；连接台上设置有若干圈凸起：每圈凸起上均设置有若干凹槽，pcd层与连接台上的凸起和凹槽相连接，相比较现有的锥面或平面的连接结构，可以提高pcd层与硬质合金基体之间的接触面积，从而提高pcd层硬质合金基底之间的连接强度，使成品的pdc钻具在使用时更加安全稳定，降低钻具钻进时的失效率。
6.进一步的，凸起为m型凸起，m型凸起结构简单，制作方便。
7.进一步的，所有的凸起均同轴心且凸起之间互不干涉，凸起之间同轴心且互不干涉可以保证连接台与pcd层连接表面密度均匀，单位面积上的连接表面接近，从而保证pcd层与硬质合金基体之间连接强度均匀，降低局部断裂或者局部失效的可能，提高成品pdc钻具的稳定性。
8.进一步的，每个凸起上的凹槽沿该凸起所在的轴心均匀分布在该凸起上，凹槽的均匀分布一方面可以方便加工，另一方面可以均匀pcd层与硬质合金基体之间的连接强度。
9.进一步的，凹槽为u型槽或v型槽，u型槽和v型槽的结构都比较简单，方便通过铣床加工操作。
10.进一步的，凸起的圈数为3圈，硬质合金基体截面较小，3圈的凸起分布相对于硬质合金基体的截面积设置合理，对硬质合金基体的加工难度和连接强度进行平衡。
11.进一步的，凸起的上部设置有与该凸起同轴心的弧形过渡槽，弧形过渡槽使凸起
的形状更接近m型，且弧形槽加工方便。
12.进一步的，弧形过渡槽的半径为0.1mm，0.1mm的凹槽仅需铣刀依照编程一刀划过即可成型，提高加工效率。
13.进一步的，连接台上设置有与硬质合金基体配合的倒角，倒角方便凸起和凹槽的加工，防止加工撞刀。
14.进一步的，连接台的中心设置有对刀槽，对刀槽可以方便硬质合金基体的加工对刀。
15.本实用新型的使用方法：通过高温高压法将pcd层连接在硬质合金基体的连接台上，使pcd层与硬质合金基体完全配合，合成出聚晶金刚石复合片。
16.综上所述，与现有技术相比，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
17.本实用新型提供一个一种新的硬质合金基体，相比较相近领域中的锥面或平面的连接结构，可以提高pcd层与硬质合金基体之间的接触面积，从而提高pcd层硬质合金基底之间的连接强度，使成品的pdc钻具在使用时更加安全稳定，降低钻具钻进时的失效率；
18.凸起形状为m型，结构简单，制作方便；凸起之间同轴心且互不干涉可以保证连接台与pcd层连接表面密度均匀，单位面积上的连接表面接近，从而保证pcd层与硬质合金基体之间连接强度均匀，降低局部断裂或者局部失效的可能，提高成品pdc钻具的稳定性；
19.凹槽的均匀分布一方面可以方便加工，另一方面可以均匀pcd层与硬质合金基体之间的连接强度，u型槽和v型槽的结构都比较简单，同样方便通过铣床加工操作；
20.3圈的凸起分布相对于硬质合金基体的截面积设置合理，对硬质合金基体的加工难度和连接强度进行平衡，弧形过渡槽使凸起的形状更接近m型，且弧形槽深度为0.1mm，0.1mm的凹槽仅需铣刀依照编程一刀划过即可成型，提高加工效率。
附图说明
21.图1为本实用新型一种高结合强度聚晶金刚石复合片基体的示意图；
22.图2为本实用新型一种高结合强度聚晶金刚石复合片基体的俯视示意图；
23.图3为本实用新型一种高结合强度聚晶金刚石复合片基体的主视示意图；
24.附图标记：
25.1、硬质合金基体；2、连接台；3、凸起；4、凹槽；5、弧形过渡槽；6、倒角；7、对刀槽。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图1-3，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1-3所示：一种高结合强度聚晶金刚石复合片基体，包括硬质合金基体1，硬质合金的材质可以为碳化钨材质，也可以为其他的硬质合金材质，硬质合金基体1的上部延伸有用于安装pcd层的连接台2，连接台2应属于硬质合金基体1的一部分，其生产方式应该为粉末冶金压制成型；连接台2上设置有若干圈凸起3，凸起3的圈数为3圈，也可以为其他的圈数，比如2圈或者4圈，一样可以满足加强pcd层与硬质合金基底之间连接强度的要求，凸起3
可以为m型凸起3，也可以为n型，或者倒v型，凸起3的上部设置有与该凸起3同轴心的弧形过渡槽5，弧形过渡槽5的半径为0.1mm，弧形过渡槽5整体呈圆形且应分布在凸起3的中部，半径可以为0.1mm-0.5mm，均可以满足使用需求，所有的凸起3均同轴心且凸起3之间互不干涉：每圈凸起3上均设置有若干凹槽4，每个凸起3上的凹槽4沿该凸起3所在的轴心均匀分布在该凸起3上，每个凸起3上的凹槽4均匀分布方式应为沿凸起3轴心进行环形分布，相邻凸起3与轴心之间的角度可以为20
°‑
70
°
，凹槽4为u型槽或v型槽，u型槽或v型槽的底部均应该设置有圆角。
28.根据本实用新型的一个实施例，采用屏蔽杯将硬质合金基体1和金刚石微粉组装，在6gpa、1500℃下烧结，形成成品的聚晶金刚石复合片，通过该实用新型所提供的基体可以使该聚晶金刚石复合片（即pdc钻具）具备更高的连接强度。
29.根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，连接台2上设置有与硬质合金基体1配合的倒角6，倒角6的倾斜角度可以为10
°‑
20
°
，且倒角6与连接台2之间应该通过圆角过渡连接，连接台2的中心设置有对刀槽7，对刀槽7的形状呈环形。
30.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。