图4为本实用新型实施例中聚晶金刚石复合齿结合界面的俯视图，图5为本实用新型实施例中聚晶金刚石复合齿结合界面的剖面视图。如图所示，在所述凹锥形结构140内设置有2个以上的凹槽141，所述凹槽141以硬质合金基体110的中轴线为中心呈对称结构。较佳的是，本实施例中在硬质合金基体100的顶部上设置有4个圆周对称的凹槽141。本实施例中采用中心对称结构的凹槽141，可以使所制备的聚晶金刚石复合齿受力均匀，且能有效缓冲钻孔时所受的冲击力。
[0029]进一步地，所述凹槽141上的圆弧槽面从凹锥形结构140的中心一段距离开始向外逐渐变大，例如圆弧槽面的里边圆直径为0.8-1.5_，外边圆直径为2_6mm。圆弧槽面的圆心连线与硬质合金基体110的底面平行，且越往外槽面越大，且与所述弧面刚好交错咬合，大大提高了硬质金刚石基体100和聚晶金刚石层200的结合强度，并且圆弧槽面与凹锥形结构140的锥面相互交错，使得一部分应力得到消除或减弱，从而减小拉应力。
[0030]本实施例中聚晶金刚石复合齿是将硬质合金基体与添加有结合剂的聚晶金刚石粉末组装一起后，在超高压高温条件下所烧结制得的具有3段弧面的结构。在所述聚晶金刚石复合齿的弧面上分别设置有圆柱凹坑和圆环槽。所述圆柱凹坑的底部采用圆弧过渡的形式，其有利于金刚石粉末在圆柱凹坑中的流动，且圆柱凹坑在聚晶金刚石复合齿烧结完成后会被聚晶金刚石粉末填满，形成可以支撑聚晶金刚石复合齿的基柱，提高了聚晶金刚石复合齿的抗冲击韧性；另外，所述圆环槽在聚晶金刚石复合齿烧结完成后形成一圈齿形或爪形结构进行咬合，大大提高了聚晶金刚石层和硬质合金基体的结合强度。换言之，所述圆柱凹坑和圆环槽的存在极大地增加聚晶金刚石层和硬质合金基体的接触面积，提高了二者的结合强度。
[0031]具体而言，所述第一弧面110沿硬质合金基体的中轴线为中心对称的位置上设置有若干圆环槽。圆环槽在聚晶金刚石复合齿烧结完成后会填满聚晶金刚石粉末，形成一圈齿形或爪形结构进行咬合，提高了金刚石复合层和硬质合金基体的结合强度，使得所制备出的聚晶金刚石复合齿抗冲击韧性好、耐磨性强、使用寿命长。
[0032]进一步地，所述第二弧面120沿硬质合金基体的中轴线呈为中心对称的位置上设置有若干第二圆柱凹坑121。相同地，在所述第三弧面130沿硬质合金基体的中轴线为中心对称的位置上设置有若干第三圆柱凹坑131。所述第二圆柱凹坑121与所述第三圆柱凹坑131错开设置，相互配合，有效地提高了聚晶金刚石复合齿的抗冲击韧性，极大地提高了破岩效率。
[0033]更进一步地，所述第二圆柱凹坑121位置上有一第二环形槽122，相同地，所述第三圆柱凹坑131的位置上设置有一第三环形槽132。所述第二圆柱凹坑121的孔径大于所述第三圆柱凹坑131的孔径。第二环形槽122和第三环形槽132均以硬质合金基体的中轴线为中心且分别经过第二圆柱凹坑121和第三131圆柱凹坑，增加了聚晶金刚石层和硬质合金基体的接触面积，提高了二者的结合强度，并能有效改善聚晶金刚石复合齿的抗冲击韧性。
[0034]综上所述，本实用新型一种聚晶金刚石复合齿，其是对硬质合金基体与聚晶金刚石层的结合界面进行改进，即将其结合界面设置为3段相切的弧面，使聚晶金刚石层和硬质合金基体在烧结时形成交错的力，提高结合强度，同时相切的弧面可以减少参与拉应力，并且硬质合金基体顶部的凹锥形结构可以使聚晶金刚石复合齿在受到向下冲击力时起到分散作用力，增强支撑的作用。通过本实用新型对硬质合金基体和聚晶金刚石的结合界面的改进，使得所述聚晶金刚石复合齿在具有良好耐磨性能的同时还具有良好的抗冲击韧性，提高了破岩效率和使用寿命。
[0035]应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种聚晶金刚石复合齿，包括硬质合金基体及附着于所述硬质合金基体的上侧面和顶面的聚晶金刚石层，其特征在于，所述硬质合金基体与聚晶金刚石层的结合界面设置为3段相切的弧面:第一弧面、第二弧面及第三弧面，所述硬质合金基体的顶部为一凹锥形结构，所述凹锥形结构内设置有2个以上的凹槽。
2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述凹槽以硬质合金基体的中轴线为中心呈对称结构。
3.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述凹槽上的圆弧槽面从凹锥形结构的中心一段距离开始向外逐渐变大。
4.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述第一弧面沿硬质合金基体的中轴线为中心对称的位置上设置有若干圆环槽。
5.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述第二弧面沿硬质合金基体的中轴线为中心对称的位置上设置有若干第二圆柱凹坑。
6.根据权利要求5所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述第二圆柱凹坑的位置上设置有一第二环形槽。
7.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述第三弧面沿硬质合金基体的中轴线呈为中心对称的位置上设置有若干第三圆柱凹坑。
8.根据权利要求7所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述第三圆柱凹坑位置上有一第三环形槽。
9.根据权利要求8所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述第二弧面沿硬质合金基体的中轴线为中心对称的位置上设置有若干第二圆柱凹坑；所述第三弧面沿硬质合金基体的中轴线呈为中心对称的位置上设置有若干第三圆柱凹坑；所述第二圆柱凹坑的孔径大于所述第三圆柱凹坑的孔径。
10.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合齿，其特征在于，所述所述硬质合金基体的上侧面和顶面附着聚晶金刚石层后形成具有两段锥面的结构:上段锥面和下段锥面，下段锥面的夹角大于上段锥面的夹角，且所述上段锥面的顶部为球面结构。
【专利摘要】本实用新型公开了一种聚晶金刚石复合齿，包括硬质合金基体及附着于所述硬质合金基体的上侧面和顶面的聚晶金刚石层，其中，所述硬质合金基体与聚晶金刚石层的结合界面设置为3段相切的弧面：第一弧面、第二弧面及第三弧面，所述硬质合金基体的顶部为一凹锥形结构，所述凹锥形结构内设置有2个以上的凹槽。通过本实用新型对硬质合金基体和聚晶金刚石层的结合界面的改进，使得所述聚晶金刚石复合齿在具有良好耐磨性能的同时还具有良好的抗冲击韧性，提高了破岩效率，且有效延长了聚晶金刚石复合齿的使用寿命。
【IPC分类】E21B10-46
【公开号】CN204402367
【申请号】CN201420793155
【发明人】王堃, 陈惠 , 冯秀鹏, 门福民
【申请人】深圳市海明润超硬材料股份有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月16日