一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超硬复合材料技术领域，主要运用在石油钻井、工程掘进和探矿用工具及设备，具体涉及一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片。
【背景技术】
[0002]聚晶金刚石复合片是在高温高压(HTHP)条件下，由金刚石微粉与硬质合金基体经组装烧结制备，其中聚晶金刚石层为工作层，硬质合金基体起支撑作用。目前，聚晶金刚石复合片作为超耐磨切削元件已在牙轮钻头、刮刀钻头、潜孔钻头等工具中使用，其广泛应用于石油和天然气钻探、煤炭开采等钻采业领域。然而，针对耐磨切削元件的耐磨性、抗冲击性、热稳定性等不断的改善及提高是钻采业持续发展的保障。本领域技术人员及制造商改善及提高聚晶金刚石复合片性能的方法各不相同，而通过改进聚晶金刚石复合片的工作层表面结构是改善其耐磨性、抗冲击性以及切削阻力的重要途径之一。
[0003]当前，钻采业钻头用聚晶金刚石复合片作为耐磨切削元件，其工作层通常为平面结构和球形、锥形等非平面结构。然而，在实际钻探使用中，上述聚晶金刚石复合片的工作层结构易存在崩刃、脱层或切削钻进阻力大、利用率低等缺陷。故而，本实用新型提出一种多刃异形结构予于解决上述问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于通过改善聚晶金刚石复合片的工作层表面结构，提供一种高利用率、低切削阻力的多刃异形结构聚晶金刚石复合片，使得此PCD复合片在使用中延长钻头寿命，提高钻进效率及钻井平台稳定性。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下具体方案:
[0006]—种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层及与聚晶金刚石层相粘结的硬质合金基体，所述聚晶金刚石层是多刃异形结构，所述的多刃异形结构包括至少两个切削刃，每一个切削刃由一定夹角的两斜面所构成。
[0007]进一步，所述的切削刃的两斜面间夹角范围为69°?179.8°。
[0008]进一步，所述的构成切削刃的斜面与中心平面或凸面间以弧面或非弧面过渡相连接。
[0009]进一步，所述的多刃异形结构聚晶金刚石层设有倒角。
[0010]进一步，所述的聚晶金刚石层的厚度至少为0.8_。
[0011]进一步，所述的聚晶金刚石层上设有脱低熔点金属层。
[0012]进一步，所述的聚晶金刚石层与硬质合金基体间界面为平面、凸起或沟槽。
[0013]本实用新型的有益效果为:结构简单、高利用率、低切削阻力的多刃异形结构聚晶金刚石复合片，在钻采钻进过程中，利用此类多刃异形结构聚晶金刚石复合片作为耐磨切削元件，其结构不存在大面积应力集中区域且切削锋利，可大幅度提高钻井钻进效率和钻井平台的平稳性；另一方面，此多刃异形结构亦可降低聚晶金刚石复合片的崩刃、脱层或切削阻力大等现象，其也表现出延长钻头使用寿命的作用。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型中一种实施例的结构示意图；
[0015]图2为图1的局部剖视图；
[0016]图3为本实用新型中另一种实施例的结构不意图；
[0017]图4为图3的局部示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了更清楚地理解本实用新型，下面将结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅局限于下面的实施例。基于本实用新型中实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前体下所获得其它所有实施例，均将属于本实用新型保护的范畴。
[0019]实施例1:
[0020]如图1和图2所示，本实用新型包括聚晶金刚石层100及与其相粘结的硬质合金基体200，聚晶金刚石层100是多刃异形结构，其包括至少两切削刃，每一切削刃101由一定夹角的两斜面102、102'所构成，而斜面102J02'与中心面103间以弧面104过渡相接。此外，聚晶金刚石层100设有倒角105及脱低熔点金属层106。
[0021 ] 本实施例的聚晶金刚石复合片是直径15.88mm、高度13.2mm的四刃异形结构。此四刃异形结构聚晶金刚石层采用直接烧结成型方法，构成每一切削刃101的两斜面102、102'间夹角约为158.9°，斜面102、102'与中心面103间过渡弧面的半径约为3.53mm。再者，聚晶金刚石层100的倒角105为0.2mm，最低聚晶金刚石层100厚度约为2.2mm，聚晶金刚石层100与硬质合金基体200的界面为沟槽型。
[0022]上述四刃异形结构聚晶金刚石层经混合酸进行浅层去低熔点金属处理。此四刃异形结构聚晶金刚石复合片与对照组(同尺寸的平面结构聚晶金刚石复合片)进行实验室对比试验。对比测试结果表明，此四刃异形结构聚晶金刚石复合片的切削阻力小，且随着磨削距离增加而其递增幅度较小。同时，与对照组相比，此四刃异形结构聚晶金刚石复合片的耐磨性、抗冲击性均有不同幅度的提高，其增幅分别约为80%和550%，且未出现聚晶层崩刃或脱层现象。
[0023]实施例2:
[0024]如图3和图4所示，本实用新型包括聚晶金刚石层300及与其相粘结的硬质合金基体400，聚晶金刚石层300是多刃异形结构，其包括至少两切削刃，每一切削刃301由一定夹角的两斜面302、302'所构成，而斜面302、302'与中心面303间以弧面304过渡相接。此外，聚晶金刚石层300设有倒角305及脱低熔点金属层306。
[0025]本实施例的聚晶金刚石复合片是直径15.88_、高度13.2mm的双刃异形结构。此双刃异形结构聚晶金刚石层300采用直接烧结成型方法，构成每一切削刃301的两斜面302、302'间夹角约为172.6°，斜面302、302'与中心面303间过渡弧面的半径约为4.20mm。再者，聚晶金刚石层300的倒角305为0.2mm，最低聚晶金刚石层300厚度约为2.0mm，聚晶金刚石层300与硬质合金基体400的界面为沟槽型。
[0026]上述双刃异形结构聚晶金刚石层经混合酸进行浅层去低熔点金属处理。此双刃异形结构聚晶金刚石复合片与对照组(同尺寸的平面结构聚晶金刚石复合片)进行实验室对比试验。对比测试结果表明，此双刃异形结构聚晶金刚石复合片的切削阻力较小，且随着磨削距离增加其递增幅度较小。同时，与对照组相比，此双刃异形结构聚晶金刚石复合片的耐磨性、抗冲击性均有不同幅度的提高，其增幅分别约为65%和670%，且未出现聚晶层崩刃或脱层现象。
[0027]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，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的技术方案前提下，还可做出若干修改或等同替代，这均视为本实用新型的保护范畴。
【主权项】
1.一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层及与聚晶金刚石层相粘结的硬质合金基体，其特征在于:所述聚晶金刚石层是多刃异形结构，所述的多刃异形结构包括至少两个切削刃，每一个切削刃由一定夹角的两斜面所构成。2.根据权利要求1所述的一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，其特征在于:所述的切削刃的两斜面间夹角范围为69°~179.8°。3.根据权利要求1所述的一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，其特征在于:所述的构成切削刃的斜面与中心平面或凸面间以弧面或非弧面过渡相连接。4.根据权利要求1所述的一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，其特征在于:所述的多刃异形结构聚晶金刚石层设有倒角。5.根据权利要求1所述的一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，其特征在于:所述的聚晶金刚石层的厚度至少为0.8 mm。6.根据权利要求1所述的一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，其特征在于:所述的聚晶金刚石层上设有脱低熔点金属层。7.根据权利要求1所述的一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，其特征在于:所述的聚晶金刚石层与硬质合金基体间界面为平面、凸起或沟槽。
【专利摘要】本实用新型公开了一种多刃异形结构聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层及与聚晶金刚石层相粘结的硬质合金基体，所述聚晶金刚石层是多刃异形结构，所述的多刃异形结构包括至少两个切削刃，每一个切削刃由一定夹角的两斜面所构成。本实用新型结构简单、高利用率、低切削阻力的多刃异形结构聚晶金刚石复合片，在钻采钻进过程中，利用此类多刃异形结构聚晶金刚石复合片作为耐磨切削元件，其结构不存在大面积应力集中区域且切削锋利，可大幅度提高钻井钻进效率和钻井平台的平稳性。
【IPC分类】E21B10/46
【公开号】CN205259954
【申请号】CN201521102644
【发明人】赵东鹏, 牛同健, 张春林, 马姗姗, 方海江
【申请人】河南四方达超硬材料股份有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月24日