专利名称：金刚石复合片的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及到钻探设备领域，特指一种金刚石复合片。
背景技术：
金刚石复合片是采用金刚石微粉与硬质合金衬体在超高压高温条件下烧结而成的复合超硬材料，是金刚石复合片钻头等破岩工具上使用的切削元件，简称复合片或PDC 齿。金刚石复合片是由金刚石层与硬质合金衬体复合而成。硬质合金衬体由顶面、侧面、底面组成；其顶面通常为平面，也可以为异形面，侧面通常为圆柱面，底面通常为平面。 金刚石层具有高硬度、高耐磨性、高抗冲击性及良好的耐热性。金刚石复合片被广泛应用于石油、勘探、水利水电、采矿采煤等行业。目前，金刚石复合片按照结构来分，主要分为平行金刚石复合片和刃形金刚石复合片两种。平行金刚石复合片主要存在两个技术问题一是在金刚石复合片边缘部分由于受力集中，易造成崩边；二是切削面为平面，与岩层接触时力比较分散，钻压较小，同时平行金刚石复合片不易排渣，岩渣堆积产生阻力，由上述两个原因造成金刚石复合片难以深入岩层，破岩效率较低。现有的刃形金刚石复合片虽然在进入问题上有所改进，但其结构也出现了一些新的问题一是增加了组装的难度；刃形金刚石复合片的硬质合金衬体为刃形，模具内腔也为刃形，组装时要使硬质合金衬体顶部刃形完全与模具内腔的刃形对齐十分困难，一旦没有对齐，就将导致两侧金刚石层厚度不一致；较薄一侧易磨损，就会造成金刚石复合片提早失效，降低了金刚石复合片的使用寿命；二是在硬质合金衬体与金刚石层结合的尖端位置， 易产生应力集中，导致金刚石层脱落；三是刃形金刚石复合片金刚石层较薄，很容易磨损， 导致金刚石复合片失效。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、具有高硬度、高抗冲击韧性、高耐磨性、破岩效率高、使用寿命长以及高性价比的金刚石复合片。为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为一种金刚石复合片，包括硬质合金衬体以及连接于硬质合金衬体顶部的金刚石层，所述金刚石层呈冠状，所述金刚石层中间的冠顶处厚度最大且厚度向两侧逐渐减小。作为本实用新型的进一步改进所述冠状的金刚石层呈倒V形。所述冠状的金刚石层的截面呈圆弧状。所述圆弧的直径为2 12mm。[0014]所述硬质合金衬体顶部与金刚石层相接处设有两个以上的凹槽。所述两个以上的凹槽呈直线或螺旋线状连续排列。所述凹槽的深度为0. 1 1mm，所述凹槽的槽宽为0. 2 1. 2mm，所述相邻凹槽的槽间距为0. 1 Imm0所述金刚石层的两侧均设有弧面，所述金刚石层中间的冠顶处为一段冠顶圆弧， 所述弧面与冠顶圆弧呈相切状。与现有技术相比，本实用新型的优点在于1、本实用新型的金刚石复合片，其金刚石层呈冠状，且金刚石层中间的冠顶处厚度最大且厚度向两侧逐渐减小中，这样在破碎岩石时首先以点接触，顶端的压强很大，易切入岩石；同时由于金刚石复合片的形状设计使得岩石不但受到顺钻头旋转方向的切削力， 还会受到剪切力，大大提高了金刚石复合片的破岩能力；2、本实用新型在金刚石复合片切削岩层的过程中，岩渣从冠部两侧位置排出，减少了由于排渣不畅导致钻头承受的阻力，提高了钻头的破岩效率；3、本实用新型的硬质合金衬体顶面设计成平面，避免了在组装过程中两侧金刚石粉料分布不均勻，降低了加工难度；4、本实用新型通过冠状的金刚石层结构，直接加厚了金刚石层，在受到冲击时起到缓冲的作用，当金刚石复合片受到一定的冲量I时，由于力传递到结合层的距离增加，延长了传递的时间，I=F · t，当I 一定时，力与时间成反比，所以减少了结合层所受到的冲击力，从而减少了金刚石层崩边的现象；5、本实用新型的材质均勻，结合面规则平整，内部应力均勻分散，有效的减少了复合层崩边的现象，提高了钻头使用寿命；6、本实用新型加厚了金刚石层，提高了金刚石复合片的耐磨性，延长了钻头的使用寿命。
图1是实施例1中金刚石复合片的截面结构示意图。图2是实施例1中金刚石复合片的外形结构示意图。图3是实施例2中金刚石复合片的截面结构示意图。图4是实施例2中硬质合金衬体的截面结构示意图。图5是实施例2中硬质合金衬体的俯视结构示意图。图6是实施例3中金刚石复合片的截面结构示意图。图7是实施例3中金刚石复合片的外形结构示意图。图例说明1、金刚石层；2、硬质合金衬体；3、凹槽；4、弧面；5、冠顶圆弧；6、过渡层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。实施例1 如图1和图2所示，本实用新型的金刚石复合片，包括硬质合金衬体2以及连接于硬质合金衬体2顶部的金刚石层1，金刚石层1与硬质合金衬体2采用高温高压法、通过扫越式烧结形成过渡层6。本实用新型的金刚石层1呈冠状，金刚石层1中间的冠顶处厚度最大且厚度向两侧逐渐减小。冠状的金刚石层1在破碎岩石时首先以点接触，顶端的压强很大，易切入岩石；同时使得岩石不但受到顺钻头旋转方向的切削力，还会受到剪切力，大大提高了金刚石复合片的破岩能力。由于冠状的结构，在金刚石复合片切削岩层的过程中，岩渣从冠部两侧位置排出，减少了由于排渣不畅导致钻头承受的阻力，进而提高了钻头的破岩效率。在具体应用时，冠状的金刚石层1可以呈倒V形。本实施例中，冠状的金刚石层1 的截面呈圆弧状，圆弧的直径为2 12mm，金刚石层1的厚度在2 5mm。硬质合金衬体2 与金刚石层1结合的顶面呈平面状。实施例2 如图3、图4和图5所示，本实施例的结构与实施例1基本一致，不同之处就在于硬质合金衬体2顶部与金刚石层1相接处设有两个以上的凹槽3。两个以上的凹槽3呈直线或螺旋线状连续排列，本实施例中呈同心状依次排列。凹槽3的深度为0. 1 Imm,凹槽3的槽宽为0. 2 1. 2mm，相邻凹槽3的槽间距为0. 1 1mm。当然，凹槽3的横切面也可以根据实际需要选择为多边形或圆弧。凹槽3的设计使得金刚石层1与硬质合金衬体2有了更多的接触面积，提高了结合力，同时，设计凹槽3可以使得金刚石更好地镶嵌到硬质合金衬体2上，从而增大二者的结合强度。实施例3 如图6和图7所示，本实施例的结构与实施例1基本一致，不同之处就在于金刚石层1的两侧均设有弧面4，金刚石层1中间的冠顶处为一段冠顶圆弧5，弧面4 与冠顶圆弧5呈相切状。采用弧面4设计而不采用尖端设计，一方面解决了在制造过程中的尖端应力集中；另一方面增大了接触面积，减小了压强，从而有效缓冲了对金刚石层1的冲击，预防了冲击力过大对金刚石层1的崩裂，提高了其寿命。以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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原理前提下的若干改进和润饰， 应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种金刚石复合片，包括硬质合金衬体(2)以及连接于硬质合金衬体(2)顶部的金刚石层(1 )，其特征在于所述金刚石层(1)呈冠状，所述金刚石层(1)中间的冠顶处厚度最大且厚度向两侧逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的金刚石复合片，其特征在于所述冠状的金刚石层(1)呈倒V形。
3.根据权利要求1所述的金刚石复合片，其特征在于所述冠状的金刚石层(1)的截面呈圆弧状。
4.根据权利要求3所述的金刚石复合片，其特征在于所述圆弧的直径为2 12mm。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的金刚石复合片，其特征在于所述硬质合金衬体(2)顶部与金刚石层(1)相接处设有两个以上的凹槽(3)。
6.根据权利要求5所述的金刚石复合片，其特征在于所述两个以上的凹槽(3)呈直线或螺旋线状连续排列。
7.根据权利要求6所述的金刚石复合片，其特征在于所述凹槽(3)的深度为0.1 1mm，所述凹槽(3)的槽宽为0. 2 1. 2mm，所述相邻凹槽(3)的槽间距为0. 1 1mm。
8.根据权利要求1 4中任意一项所述的金刚石复合片，其特征在于所述金刚石层(1)的两侧均设有弧面(4)，所述金刚石层(1)中间的冠顶处为一段冠顶圆弧(5)，所述弧面(4)与冠顶圆弧(5)呈相切状。
专利摘要本实用新型公开了一种金刚石复合片，包括硬质合金衬体以及连接于硬质合金衬体顶部的金刚石层，金刚石层呈冠状，金刚石层中间的冠顶处厚度最大且厚度向两侧逐渐减小。本实用新型具有结构简单紧凑、具有高硬度、高抗冲击韧性、高耐磨性、破岩效率高、使用寿命长以及高性价比等优点。
文档编号E21B10/46GK202325249SQ20112044041
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者李 杰, 杨世珍, 罗志祥, 胡朝辉, 蒋文峰, 陈刚 申请人:湖南飞碟新材料有限责任公司