一种复合球齿的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种复合球齿，特别是一种聚晶金刚石复合球齿，该球齿可广泛应用于各种地质勘探和能源钻探等行业。
【背景技术】
[0002]聚晶金刚石复合球齿是采用聚晶金刚石微粉与硬质合金基体为原料，在超高压、高温条件下烧结而制备的一类复合超硬材料。它既具有金刚石的硬度与耐磨性，又具有硬质合金的强度、抗冲击性能和可焊接性，是一种卓越的耐磨工具材料，目前已应用于石油与天然气钻探、煤炭地质勘探等诸多领域。聚晶金刚石复合球齿由外层的金刚石层和内层的硬质合金基体构成。现有聚晶金刚石复合球齿中聚晶金刚石层与硬质合金基体的界面结构以平面或球面为主，少数界面结构在平面或球面上增加了沿球面周长分布的V形(横截面）沟槽，但因其界面结构过于简单或者界面结合面积不够大，使球齿在复合时聚晶金刚石层与硬质合金基体界面的结合强度不够，复合效果欠佳，导致复合球齿在实际使用时存在界面结构不稳定引起的断齿和复合层易脱落等问题，降低了产品的使用性能和使用寿命。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对以上不足，提供了一种复合球齿，提高了复合球齿的界面结合强度和抗冲击性能，延长了复合球齿的使用寿命。
[0004]本实用新型的技术方案为：一种复合球齿，包括硬质合金基体及其顶端的金刚石层，硬质合金基体由圆柱形齿柱及其顶端的球冠部分组成，所述球冠部分的球面上设置有若干个关于基体中心轴呈中心对称分布的环形槽，金刚石层内表面设置有与环形槽相应的环形凸棱。
[0005]优选的，环形槽沿球冠部分与圆柱形齿柱结合面向球冠顶部方向等间距设置。
[0006]所述环形槽的数量1-6个。
[0007]优选的，环形槽在硬质合金基体中心轴所在截面上的剖面投影为半圆形。
[0008]进一步的，环形槽的半圆形截面关于半圆形圆心和球冠部分圆心的连线对称。环形槽的半圆形截面的半径为球冠部分半径的5%?20%。
[0009]进一步的，环形槽与球冠部分的球面之间均为圆弧连接，该圆弧分别与环形槽壁和球冠表面相切，该圆弧半径为0.5?3mm。球冠部分和圆柱形齿柱间为圆弧连接，该圆弧分别与球冠表面和圆柱形齿柱上端面相切，该圆弧半径为0.5?5_。
[0010]进一步的，距离圆柱形齿柱最近的环形槽的半圆形截面的对称线与球冠部分和圆柱形齿柱结合面的夹角为10°?45°。
[0011]所述金刚石层为聚晶金刚石层，其外端面为球面，球冠部分为半球形。
[0012]本实用新型合理设计复合球齿中聚晶金刚石层与硬质合金基体复合界面上环形槽等的结构、形状、尺寸和角度，间距合适、大小不等且剖面形状相同的多条环形槽对称分布在硬质合金基体的球冠表面，不仅增加了复合界面的结合面积，而且利用“卡槽”的原理使得复合时聚晶金刚石层与硬质合金基体结合的更加紧密，提高了复合球齿的界面结合强度，有效缓解了复合球齿在实际使用时存在的断齿和复合层易脱落等问题，提高了复合球齿的抗冲击性能，延长了其使用寿命。
【附图说明】
[0013]图I是本实用新型一个实施例的中心对称轴处的截面示意图；
[0014]图2是图I中硬质合金基体的主视图；
[0015]图3是图I中硬质合金基体的俯视图；
[0016]图4是图2中环形槽的横切剖视图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0018]如图I-图4所示，本实用新型一个具体实施例的复合球齿，包括硬质合金基体I和其顶端的聚晶金刚石层2。聚晶金刚石层2外端面为弧形球面。硬质合金基体I由圆柱形齿柱12及其顶端的球冠部分11组成。球冠部分11的球面上设计有若干个关于基体中心轴呈中心对称分布的环形槽3，聚晶金刚石层2内表面设置有与环形槽3相应的环形凸棱。
[0019]优选的，环形槽3沿球冠11与圆柱形齿柱12结合面向球冠顶部方向等间距设置。优选环形槽3的数量1-6个(图中所示实施例数量为3个）。
[0020]在优选的实施例中，环形槽3在硬质合金基体中心轴所在截面上的剖面投影为半圆形。该半圆形关于球面径向（半圆形圆心和球冠部分圆心的连线)对称。半圆形半径Rl为硬质合金基体球冠半径R的5%?20%。
[0021]环形槽3与球冠部分11的球面之间均为圆弧连接。环形槽壁两端分别与环形槽壁和球冠表面相切，且该圆弧半径R2为O. 5?3mm。球冠部分11和圆柱形齿柱12之间亦为圆弧连接。该圆弧分别与球冠表面和圆柱形齿柱上端面相切，且圆弧半径R3为0.5?5mm。
[0022]距离圆柱形齿柱12最近的环形槽3的对称线处球面半径与球冠/圆柱形齿柱结合面的夹角α为10°?45°。
【主权项】
1.一种复合球齿，包括硬质合金基体及其顶端的金刚石层，硬质合金基体由圆柱形齿柱及其顶端的球冠部分组成，其特征在于:所述球冠部分的球面上设置有若干个关于基体中心轴呈中心对称分布的环形槽，金刚石层内表面设置有与环形槽相应的环形凸棱。2.根据权利要求I所述的复合球齿，其特征在于环形槽沿球冠部分与圆柱形齿柱结合面向球冠顶部方向等间距设置。3.根据权利要求I或2所述的复合球齿，其特征在于环形槽的数量1-6个。4.根据权利要求I或2所述的复合球齿，其特征在于环形槽在硬质合金基体中心轴所在截面上的剖面投影为半圆形。5.根据权利要求4所述的复合球齿，其特征在于环形槽的半圆形截面关于半圆形圆心和球冠部分圆心的连线对称。6.根据权利要求4所述的复合球齿，其特征在于环形槽的半圆形截面的半径为球冠部分半径的5%?20%。7.根据权利要求4所述的复合球齿，其特征在于环形槽与球冠部分的球面之间均为圆弧连接，该圆弧分别与环形槽壁和球冠表面相切，该圆弧半径为0.5?3_。8.根据权利要求4所述的复合球齿，其特征在于球冠部分和圆柱形齿柱间为圆弧连接，该圆弧分别与球冠表面和圆柱形齿柱上端面相切，该圆弧半径为0.5?5_。9.根据权利要求5所述的复合球齿，其特征在于距离圆柱形齿柱最近的环形槽的半圆形截面的对称线与球冠部分和圆柱形齿柱结合面的夹角为10°?45°。10.根据权利要求I或2所述的复合球齿，其特征在于所述金刚石层为聚晶金刚石层，其外端面为球面，球冠部分为半球形。
【专利摘要】本实用新型涉及一种复合球齿，包括硬质合金基体及其顶端的金刚石层，硬质合金基体由圆柱形齿柱及其顶端的球冠部分组成，所述球冠部分的球面上设置有若干个关于基体中心轴呈中心对称分布的环形槽，金刚石层内表面设置有与环形槽相应的环形凸棱。本实用新型不仅增加了复合界面的结合面积，而且使得复合时聚晶金刚石层与硬质合金基体结合的更加紧密，提高了复合球齿的界面结合强度，有效缓解了复合球齿在实际使用时存在的断齿和复合层易脱落等问题，提高了复合球齿的抗冲击性能，延长了其使用寿命。
【IPC分类】E21B10/46
【公开号】CN205154036
【申请号】CN201521012686
【发明人】赵玉玲
【申请人】株洲硬质合金集团有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月8日