一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿的制作方法
一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及土层或岩石的钻进，尤其涉及土层或岩石的钻进中的一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿。本实用新型提供了一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿，包括硬质合金基体和设置在所述硬质合金基体上的锥球形金刚石，所述锥球形金刚石包括设置在所述硬质合金基体上的锥面部和设置在所述锥面部上的球面部，所述球面部上设有顶端凹槽。本实用新型的有益效果是：可通过在锥球形金刚石的球面部上设置顶端凹槽，来降低锥球形金刚石顶端的径向压应力和轴向拉应力，增加界面结合强度，提高抗冲击性，以提高耐磨性能，延长使用寿命，提高效率。
【专利说明】一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土层或岩石的钻进，尤其涉及土层或岩石的钻进中的一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿。
【背景技术】
[0002]金刚石-硬质合金复合齿作为聚晶金刚石复合材料的重要组成部分，为了适应不同工作环境，人们先后发明了球形金刚石-硬质合金复合齿，锥球形金刚石-硬质合金复合齿，楔形金刚石-硬质合金复合齿等几大类型。
[0003]楔形金刚石-硬质合金复合齿是将金刚石粉末添加一定的结合剂与硬质合金基体组装在一起后，在专用金刚石液压机上在超高压高温条件下烧结制得。它由一层多晶金刚石层和硬质合金基体构成。由于多晶金刚石层硬度高、耐磨性好，加上硬质合金基体的良好韧性和可焊性，使其在石油钻探、地质钻探及煤田开采应用中得到广泛应用。
[0004]目前市场上的牙轮钻头、潜孔钻头、截齿所用的钻进齿普遍选用硬质合金齿，该类钻头结构简单、制造方便，在开采硬度较软的岩层时，可以满足使用要求；但遇到偏硬的岩层时，由于硬质合金的耐磨性不够而使钻头的使用寿命过短，钻进速度变慢，频繁更钻头增加了停机时间，造成掘进效率低下。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿。
[0006]本实用新型提供了一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿，包括硬质合金基体和设置在所述硬质合金基体上的锥球形金刚石，所述锥球形金刚石包括设置在所述硬质合金基体上的锥面部和设置在所述锥面部上的球面部，所述球面部上设有顶端凹槽。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述硬质合金基体、锥球形金刚石的接合界面的外缘设有过渡台面。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述过渡台面位于所述硬质合金基体的顶面，所述过渡台面位于所述锥球形金刚石的底面，所述过渡台面围合所述锥球形金刚石。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述过渡台面为圆环平台。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述锥球形金刚石上设有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述锥面部的圆锥母线在所述球面部、锥面部上延伸设置。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述第一凹槽至少有二条并沿所述锥球形金刚石的周向间隔均匀设置。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述第一凹槽有6至12条，所述第一凹槽的深度为0.3至0.5毫米。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述锥面部与所述球面部的过渡接合处设有第二凹槽，所述第二凹槽沿所述锥球形金刚石的周向环形设置。[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述顶端凹槽为球形凹槽，所述球形凹槽的直径为2至4毫米。
[0015]本实用新型的有益效果是:通过上述方案，可通过在锥球形金刚石的球面部上设置顶端凹槽，来降低锥球形金刚石顶端的径向压应力和轴向拉应力，增加界面结合强度，提高抗冲击性，以提高耐磨性能，延长使用寿命，提高效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿的主视图；
[0018]图3是本实用新型一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿的俯视图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【专利附图】
【附图说明】及【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0020]图1至图3中的附图标号为:锥球形金刚石I ;硬质合金基体2 ;圆环平台3 ;第一凹槽4 ;第二凹槽5 ;顶端凹槽6。
[0021]如图1至图3所示，一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿，包括硬质合金基体2和设置在所述硬质合金基体2上的锥球形金刚石1，所述锥球形金刚石I包括设置在所述硬质合金基体2上的锥面部和设置在所述锥面部上的球面部，所述球面部上设有顶端凹槽6。
[0022]如图1至图3所示，所述硬质合金基体2、锥球形金刚石I的接合界面的外缘设有过渡台面,所述硬质合金基体2优选为圆柱体。
[0023]如图1至图3所示，所述过渡台面位于所述硬质合金基体2的顶面，所述过渡台面位于所述锥球形金刚石I的底面，所述过渡台面围合所述锥球形金刚石I。
[0024]如图1至图3所示，所述过渡台面为圆环平台3。
[0025]如图1至图3所示，所述锥球形金刚石I上设有第一凹槽4，所述第一凹槽4沿所述锥面部的圆锥母线在所述球面部、锥面部上延伸设置。
[0026]如图1至图3所示，所述第一凹槽4至少有二条并沿所述锥球形金刚石I的周向间隔均匀设置。
[0027]如图1至图3所示，所述第一凹槽4有6至12条，所述第一凹槽4的深度为0.3至0.5毫米。
[0028]如图1至图3所示，所述锥面部与所述球面部的过渡接合处设有第二凹槽5，所述第二凹槽5沿所述锥球形金刚石I的周向环形设置。
[0029]如图1至图3所示，所述顶端凹槽6为球形凹槽，所述球形凹槽的直径为2至4毫米。
[0030]本实用新型提供一种具有较好的耐磨性和抗击性的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，所述硬质合金基体2、锥球形金刚石I的结合界面特点为:
[0031](I)结合界面外缘设有圆环平台3，该结构可以降低边缘的锥球形金刚石I与硬质合金基体2的结合应力，防止锥球形金刚石I边缘因应力集中过大而开裂；
[0032](2)在锥球形金刚石I的锥面部上设有360°旋转对称的第一凹槽4，该结构可以保证超高压烧结时金刚石粉末的正常收缩，可以将因界面结构引起的残余应力减至最低；[0033](3)在锥球形金刚石I的锥面部与球面部的过渡处设有周向圆环设置的第二凹槽5，进一步利用凹凸变化加强了界面的结合力；
[0034](4)在锥球形金刚石I的球面部的顶端设有球形下凹的顶端凹槽6，该种设计一方面可以降低结合界面处的锥球形金刚石I顶端的径向压应力和降低轴向拉应力，增加界面结合强度，提高抗冲击性；另一方面增加了主要工作区域的锥球形金刚石I的厚度，延长产品使用寿命。
[0035]本实用新型提供的一种具有较好的耐磨性和抗击性的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，外径尺寸为12.20mm,总高度为19.70mm,锥球形金刚石I高8.9_。结合界面圆环平台3的外缘设宽0.3-1.0mm ;锥面部上设有6_12个深0.3-0.5mm的360°旋转对称的第一凹槽4 ;锥面部与球面部的过渡处设有深0.3-0.5mm周向圆环设置的第二凹槽5 ;球面部的顶端的设有深0.3-1.0mm,直径2_4_的球形下凹的顶端凹槽6。
[0036]与现有技术相比，本实用新型提供的锥球形金刚石-硬质合金复合齿具有很高的耐磨性和抗冲击性，具有广泛的适用范围。锥球形金刚石-硬质合金复合齿不仅保持了很好的抗冲击性，同时耐磨性比普通硬质合金切削齿提高200-500倍，在钻进过程中，钻进速度可以提高20%-30%，钻具使用寿命延长，钻进成本降低20%-50%。
[0037]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:包括硬质合金基体和设置在所述硬质合金基体上的锥球形金刚石，所述锥球形金刚石包括设置在所述硬质合金基体上的锥面部和设置在所述锥面部上的球面部，所述球面部上设有顶端凹槽。
2.根据权利要求1所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述硬质合金基体、锥球形金刚石的接合界面的外缘设有过渡台面。
3.根据权利要求2所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述过渡台面位于所述硬质合金基体的顶面，所述过渡台面位于所述锥球形金刚石的底面，所述过渡台面围合所述锥球形金刚石。
4.根据权利要求3所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述过渡台面为圆环平台。
5.根据权利要求1所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述锥球形金刚石上设有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述锥面部的圆锥母线在所述球面部、锥面部上延伸设置。
6.根据权利要求5所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述第一凹槽至少有二条并沿所述锥球形金刚石的周向间隔均匀设置。
7.根据权利要求6所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述第一凹槽有6至12条，所述第一凹槽的深度为0.3至0.5毫米。
8.根据权利要求1所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述锥面部与所述球面部的过渡接合处设有第二凹槽，所述第二凹槽沿所述锥球形金刚石的周向环形设置。
9.根据权利要求1所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述顶端凹槽为球形凹槽，所述球形凹槽的直径为2至4毫米。
【文档编号】E21B10/43GK203394352SQ201320435384
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】孔利军, 陈惠 , 张明菊, 王堃, 冯秀鹏 申请人:深圳市海明润实业有限公司
【专利摘要】本实用新型涉及土层或岩石的钻进，尤其涉及土层或岩石的钻进中的一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿。本实用新型提供了一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿，包括硬质合金基体和设置在所述硬质合金基体上的锥球形金刚石，所述锥球形金刚石包括设置在所述硬质合金基体上的锥面部和设置在所述锥面部上的球面部，所述球面部上设有顶端凹槽。本实用新型的有益效果是：可通过在锥球形金刚石的球面部上设置顶端凹槽，来降低锥球形金刚石顶端的径向压应力和轴向拉应力，增加界面结合强度，提高抗冲击性，以提高耐磨性能，延长使用寿命，提高效率。
【专利说明】一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土层或岩石的钻进，尤其涉及土层或岩石的钻进中的一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿。
【背景技术】
[0002]金刚石-硬质合金复合齿作为聚晶金刚石复合材料的重要组成部分，为了适应不同工作环境，人们先后发明了球形金刚石-硬质合金复合齿，锥球形金刚石-硬质合金复合齿，楔形金刚石-硬质合金复合齿等几大类型。
[0003]楔形金刚石-硬质合金复合齿是将金刚石粉末添加一定的结合剂与硬质合金基体组装在一起后，在专用金刚石液压机上在超高压高温条件下烧结制得。它由一层多晶金刚石层和硬质合金基体构成。由于多晶金刚石层硬度高、耐磨性好，加上硬质合金基体的良好韧性和可焊性，使其在石油钻探、地质钻探及煤田开采应用中得到广泛应用。
[0004]目前市场上的牙轮钻头、潜孔钻头、截齿所用的钻进齿普遍选用硬质合金齿，该类钻头结构简单、制造方便，在开采硬度较软的岩层时，可以满足使用要求；但遇到偏硬的岩层时，由于硬质合金的耐磨性不够而使钻头的使用寿命过短，钻进速度变慢，频繁更钻头增加了停机时间，造成掘进效率低下。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿。
[0006]本实用新型提供了一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿，包括硬质合金基体和设置在所述硬质合金基体上的锥球形金刚石，所述锥球形金刚石包括设置在所述硬质合金基体上的锥面部和设置在所述锥面部上的球面部，所述球面部上设有顶端凹槽。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述硬质合金基体、锥球形金刚石的接合界面的外缘设有过渡台面。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述过渡台面位于所述硬质合金基体的顶面，所述过渡台面位于所述锥球形金刚石的底面，所述过渡台面围合所述锥球形金刚石。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述过渡台面为圆环平台。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述锥球形金刚石上设有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述锥面部的圆锥母线在所述球面部、锥面部上延伸设置。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述第一凹槽至少有二条并沿所述锥球形金刚石的周向间隔均匀设置。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述第一凹槽有6至12条，所述第一凹槽的深度为0.3至0.5毫米。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述锥面部与所述球面部的过渡接合处设有第二凹槽，所述第二凹槽沿所述锥球形金刚石的周向环形设置。[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述顶端凹槽为球形凹槽，所述球形凹槽的直径为2至4毫米。
[0015]本实用新型的有益效果是:通过上述方案，可通过在锥球形金刚石的球面部上设置顶端凹槽，来降低锥球形金刚石顶端的径向压应力和轴向拉应力，增加界面结合强度，提高抗冲击性，以提高耐磨性能，延长使用寿命，提高效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿的主视图；
[0018]图3是本实用新型一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿的俯视图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【专利附图】
【附图说明】及【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0020]图1至图3中的附图标号为:锥球形金刚石I ;硬质合金基体2 ;圆环平台3 ;第一凹槽4 ;第二凹槽5 ;顶端凹槽6。
[0021]如图1至图3所示，一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿，包括硬质合金基体2和设置在所述硬质合金基体2上的锥球形金刚石1，所述锥球形金刚石I包括设置在所述硬质合金基体2上的锥面部和设置在所述锥面部上的球面部，所述球面部上设有顶端凹槽6。
[0022]如图1至图3所示，所述硬质合金基体2、锥球形金刚石I的接合界面的外缘设有过渡台面,所述硬质合金基体2优选为圆柱体。
[0023]如图1至图3所示，所述过渡台面位于所述硬质合金基体2的顶面，所述过渡台面位于所述锥球形金刚石I的底面，所述过渡台面围合所述锥球形金刚石I。
[0024]如图1至图3所示，所述过渡台面为圆环平台3。
[0025]如图1至图3所示，所述锥球形金刚石I上设有第一凹槽4，所述第一凹槽4沿所述锥面部的圆锥母线在所述球面部、锥面部上延伸设置。
[0026]如图1至图3所示，所述第一凹槽4至少有二条并沿所述锥球形金刚石I的周向间隔均匀设置。
[0027]如图1至图3所示，所述第一凹槽4有6至12条，所述第一凹槽4的深度为0.3至0.5毫米。
[0028]如图1至图3所示，所述锥面部与所述球面部的过渡接合处设有第二凹槽5，所述第二凹槽5沿所述锥球形金刚石I的周向环形设置。
[0029]如图1至图3所示，所述顶端凹槽6为球形凹槽，所述球形凹槽的直径为2至4毫米。
[0030]本实用新型提供一种具有较好的耐磨性和抗击性的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，所述硬质合金基体2、锥球形金刚石I的结合界面特点为:
[0031](I)结合界面外缘设有圆环平台3，该结构可以降低边缘的锥球形金刚石I与硬质合金基体2的结合应力，防止锥球形金刚石I边缘因应力集中过大而开裂；
[0032](2)在锥球形金刚石I的锥面部上设有360°旋转对称的第一凹槽4，该结构可以保证超高压烧结时金刚石粉末的正常收缩，可以将因界面结构引起的残余应力减至最低；[0033](3)在锥球形金刚石I的锥面部与球面部的过渡处设有周向圆环设置的第二凹槽5，进一步利用凹凸变化加强了界面的结合力；
[0034](4)在锥球形金刚石I的球面部的顶端设有球形下凹的顶端凹槽6，该种设计一方面可以降低结合界面处的锥球形金刚石I顶端的径向压应力和降低轴向拉应力，增加界面结合强度，提高抗冲击性；另一方面增加了主要工作区域的锥球形金刚石I的厚度，延长产品使用寿命。
[0035]本实用新型提供的一种具有较好的耐磨性和抗击性的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，外径尺寸为12.20mm,总高度为19.70mm,锥球形金刚石I高8.9_。结合界面圆环平台3的外缘设宽0.3-1.0mm ;锥面部上设有6_12个深0.3-0.5mm的360°旋转对称的第一凹槽4 ;锥面部与球面部的过渡处设有深0.3-0.5mm周向圆环设置的第二凹槽5 ;球面部的顶端的设有深0.3-1.0mm,直径2_4_的球形下凹的顶端凹槽6。
[0036]与现有技术相比，本实用新型提供的锥球形金刚石-硬质合金复合齿具有很高的耐磨性和抗冲击性，具有广泛的适用范围。锥球形金刚石-硬质合金复合齿不仅保持了很好的抗冲击性，同时耐磨性比普通硬质合金切削齿提高200-500倍，在钻进过程中，钻进速度可以提高20%-30%，钻具使用寿命延长，钻进成本降低20%-50%。
[0037]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:包括硬质合金基体和设置在所述硬质合金基体上的锥球形金刚石，所述锥球形金刚石包括设置在所述硬质合金基体上的锥面部和设置在所述锥面部上的球面部，所述球面部上设有顶端凹槽。
2.根据权利要求1所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述硬质合金基体、锥球形金刚石的接合界面的外缘设有过渡台面。
3.根据权利要求2所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述过渡台面位于所述硬质合金基体的顶面，所述过渡台面位于所述锥球形金刚石的底面，所述过渡台面围合所述锥球形金刚石。
4.根据权利要求3所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述过渡台面为圆环平台。
5.根据权利要求1所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述锥球形金刚石上设有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述锥面部的圆锥母线在所述球面部、锥面部上延伸设置。
6.根据权利要求5所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述第一凹槽至少有二条并沿所述锥球形金刚石的周向间隔均匀设置。
7.根据权利要求6所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述第一凹槽有6至12条，所述第一凹槽的深度为0.3至0.5毫米。
8.根据权利要求1所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述锥面部与所述球面部的过渡接合处设有第二凹槽，所述第二凹槽沿所述锥球形金刚石的周向环形设置。
9.根据权利要求1所述的锥球形金刚石-硬质合金复合齿，其特征在于:所述顶端凹槽为球形凹槽，所述球形凹槽的直径为2至4毫米。
【文档编号】E21B10/43GK203394352SQ201320435384
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】孔利军, 陈惠 , 张明菊, 王堃, 冯秀鹏 申请人:深圳市海明润实业有限公司
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