专利名称：一种异形齿冠硬质合金齿的制作方法
技术领域：
一种异形齿冠硬质合金齿涉及一种用于石油、天然气、矿山、水井及地质钻探用的镶齿牙轮钻头硬质合金齿制造技术领域。
背景技术：
由于牙轮钻头能适应在不同岩性的地层中钻进，目前，它仍然是钻井过程中的主要破岩工具之一，牙轮钻头的切削元件是牙齿，钻头牙齿按齿材分为钢齿和镶齿两大类，镶齿是通过过盈配合的方式将硬质合金齿紧固在锥形牙轮壳体上，硬质合金齿的形状主要是楔形、勺形、锥球形、边楔形，随着粉末冶金材料技术的进步，硬质合金齿的强度和耐磨性综合指标有了很大的提高，扩大了镶齿钻头的使用范围，使其不仅用于高强度的研磨性地层，也采用高出刃结构，用于中硬地层和软地层，现有技术的缺点是不论是钢齿或者镶齿，由于其齿形的原因，牙轮钻头工作时，牙轮上的齿对井底岩石产生压碎、冲击和剪切，在恶劣的工况条件下，就会导致齿的破损、断裂或严重磨损，影响破岩效率，传统形状的硬质合金齿的先期破损，仍然是制约牙轮钻头使用寿命和机械钻速的主要因素之一。
本实用新型的目的是提供一种保证齿冠有足够的出露高度，不同于楔形、勺形、锥球形、边楔形的异形齿冠硬质合金齿。
实施方案为实现上述目的，本实用新型的异形齿下部为圆柱，与牙轮体过盈配合，齿冠上部的横截面形状为哑铃形，哑铃的球形部分沿齿的轴向延伸为半锥柱形，哑铃的柄部沿齿的轴向并垂直于齿顶长度方向的截面为楔形，该截面在齿冠纵向上形成两条侧向齿沟，本实用新型的优点是这种齿具有锥形齿与楔形齿两种齿的特点，既适合于较软的地层，也适用于较硬、研磨性强的地层，由于这种异形齿冠的硬质合金齿齿冠两侧的半锥柱，加强了普通楔形齿的抗弯强度，当齿在钻压的作用下触地，压应力超过岩石的强度条件时，哑铃形齿顶使岩石产生多方向的裂纹，并且，随着锥形齿冠吃入地层深度的增加，裂纹迅速扩展，当牙轮转动一个角度后，楔形齿沟部分对岩石产生强劲的刮切作用，异形齿冠合金齿齿冠两侧的半锥柱在钻井过程中能起到延缓对齿冠侧面和齿顶磨损的作用。
图1是本实用新型的府视图。
图2是本实用新型的正面示意图。
图3是本实用新型的剖面示意图。
图4是本实用新型的立体图。
图5是本实用新型的安装示意图。
具体实施方法本实用新型包括齿柱4和齿冠3，齿冠3的下部为齿柱4，齿柱4为圆柱形，与牙轮5过盈配合，齿冠3上部为齿顶2，齿顶2的横截面形状为哑铃形结构，哑铃形结构齿顶2两端的球形部分沿齿的轴向延伸为半锥柱形结构，哑铃形结构的柄部沿齿的轴向并垂直于齿顶长度方向的截面为楔形结构，该截面在齿冠3纵向上两面各有一条侧向的齿沟1，齿冠3的高度与齿柱4的长度比大于等于0.5，小于等于1；为了减小齿冠3各面相贯处应力集中的影响，将齿冠3各面相贯处用圆弧过渡，从整体上，齿冠3是一个平滑过渡的复合结构；为了提高这种异形齿冠合金齿的耐磨性，其齿冠3的制造材料有两种第一种是WC+Co的硬质合金齿冠，第二种是金刚石表层复合齿冠；这种异形齿冠的硬质合金齿齿柱4的外圆直径从φ14～φ35，出露与埋深都≤1，楔形角为60°～90°，齿冠3横截面的齿沟1深度为1～5mm；齿柱4底部有一锥形沉孔7，沉孔7可以是圆形，也可以是多边形，沉孔7用来储存固齿过程中被密封在齿孔内的空气，保证齿柱4能被压至齿孔的底部并节省齿材；这种异形硬质合金齿可采用粉末冶金的方法制造，也可以是在齿冠3的表面全部或者在齿冠3的顶部采用高压和高温下的工艺方法，覆盖一层厚度为0.5～1.2mm聚晶金刚石复合材料，图中6是牙爪。
权利要求1.一种异形齿冠硬质合金齿，包括齿柱和齿冠，其特征在于a.所述齿冠上部齿顶的横截面为哑铃形结构，哑铃形结构两端的球形部分沿齿的轴向延伸为半锥柱形结构，哑铃形结构的柄部沿齿的轴向并垂直于齿顶长度方向的截面为楔形结构，在齿冠纵向上两面各有一条侧向的齿沟；b.所述齿冠的高度与齿柱的长度大于等于0.5，小于等于1，哑铃柄部纵向截面的楔形角为60°～90°；c.所述齿柱的底部有一个圆锥形的沉孔。
2.根据权利要求1所述的一种异形齿冠硬质合金齿，其特征在于所述圆锥形的沉孔可以是圆形的，也可以是多边形的。
3.根据权利要求1所述的一种异形齿冠硬质合金齿，其特征在于所述齿冠的制造材料可以是WC+Co，也可以是在齿冠表面包覆0.5mm～1.2mm的聚晶金刚石复合材料。
专利摘要一种异形齿冠硬质合金齿，涉及一种用于石油、天然气、矿山、水井及地质钻探用的镶齿牙轮钻头硬质合金齿制造技术领域，本实用新型提供了一种保证齿冠有足够的出露高度，不同于楔形、勺形、锥球形、边楔形的异形齿冠硬质合金齿，本实用新型的异形齿下部为圆柱，与牙轮体过盈配合，齿冠上部的横截面形状为哑铃形，本实用新型改变了传统形状的硬质合金齿的先期破损和在恶劣的工况条件下，容易导致齿的破损、断裂或严重磨损等缺陷。
文档编号E21B10/46GK2695600SQ20042003269
公开日2005年4月27日 申请日期2004年2月3日 优先权日2004年2月3日
发明者吴玲, 李建伟, 王霞, 郑家伟 申请人:四川石油管理局成都总机械厂