具有螺纹结构的金刚石复合片的制作方法

本实用新型涉及超硬材料制备领域，具体而言，尤其涉及一种具有螺纹结构的金刚石复合片。

背景技术：

金刚石在已知材料中硬度最高(维氏硬度可达10,400kg/mm²，约合 102GPa)、耐磨性好且摩擦系数极低、导热性最好，基于以上优点，金刚石常与基体金属材料焊接在一起，制作成各种工具。一般通常采用圆柱结构，也有在聚晶层端部进行形状改变提高性能的结构，如异形复合片有：多金刚石层复合片、钢盔型复合片、屋脊型复合片、锥形复合片、弧形金刚石复合片等新型金刚石复合片。但这些类型复合片均有一个共同点，在使用过程，尤其是在油田、地质钻探中，需要金刚石聚晶体与硬质合金基体进行焊接形成PDC锯齿，由于硬质合金热膨胀系数为6*10^-6/℃，金刚石层热膨胀系数为3.5*10^-6/℃，两者的热膨胀系数不同，故大尺寸的金刚石材料在焊接过程中会产生较大应力，常导致开裂而报废。

另外，在实际的生产过程中，所述PDC锯齿也会产生大量热量，因此同样也会产生较大应力，导致PDC锯齿开裂而报废。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，避免造成聚晶金刚石复合片在受热时开裂，提高聚晶金刚石复合片的使用性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具有螺纹结构的金刚石复合片。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种具有螺纹结构的金刚石复合片，包括合金基体以及金刚石层，所述合金基体上设有一螺纹孔，所述螺纹孔的孔心位于所述合金基体的中心轴上；所述金刚石层上设有一与所述螺纹孔外轮廓一致的台阶通孔，所述台阶通孔的孔心位于所述金刚石层的中心轴上；还包括与所述螺纹孔相匹配的锁紧螺栓，所述锁紧螺栓依次贯穿所述台阶通孔和螺纹孔，以使所述合金基体的上表面与所述金刚石层的下表面紧贴。

优选的，所述锁紧螺栓的内孔呈六角状或八角状或十角状，其外孔呈六角状或八角状或十角状。

优选的，所述台阶通孔和螺纹孔上的螺纹的类型为细牙螺纹、粗牙螺纹、特细牙螺纹、惠式螺纹、V型螺纹、圆螺纹、方螺纹、管螺纹、T 型螺纹、锯齿螺纹或滚珠螺纹中的一种。

优选的，所述金刚石层的上表面与所述锁紧螺栓的上表面处于同一平面；所述合金基体的下表面与所述锁紧螺栓的下表面处于同一平面。

优选的，所述金刚石层的上表面与所述锁紧螺栓的上表面处于同一平面；所述合金基体的下表面位于所述锁紧螺栓的下表面的上方。

优选的，所述合金基体以及金刚石层均为圆柱状，且两者的直径相同。

优选的，所述金刚石层为热稳定聚晶金刚石片或聚晶金刚石片。

优选的，所述合金基体为硬质合金基体，或硬质合金和合金钢的复合基体。本实用新型的有益效果主要体现在：

1、本复合片中合金基体和金刚石层通过螺纹进行安装，便于转换金刚石层的角度或更换金刚石层，极大地降低了使用和维护成本；

2、结构简单，设计精巧，合金基体和金刚石层牢固结合，提高了钻头抗冲击损坏和耐高温磨损性能，具有良好的钻进特性；

3、合金基体和金刚石层通过螺纹连接，消除焊接工序，降低制作成本，同时，减少了焊接过程高温对本复合片的破坏，提高了把持力，增加了装配效率；

5、从微观角度，合金基体的上表面与金刚石层的下表面之间存在细微的间隙，可有效地解决合金基体和金刚石层之间由于热膨胀系数不同而导致在高温工作环境中，热膨胀系数极低的金刚石层拉裂的问题，同时，又不影响本复合片的整体硬度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的立体图；

图2：本实用新型第一实施例的剖视图；

图3：本实用新型第二实施例的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

如图1至图3所示，本实用新型揭示了一种具有螺纹结构的金刚石复合片，包括呈圆柱状且直径相同的合金基体1以及所述合金基体1固接的金刚石层2，具体的，所述金刚石层2为热稳定聚晶金刚石片或聚晶金刚石片，所述合金基体1为硬质合金基体，或硬质合金和合金钢的复合基体。

本实用新型的具有螺纹结构的金刚石复合片能够用于多种应用，并且特别地，该具有螺纹结构的金刚石复合片可适用于对难以用常规切削工具进行处理的难于切削的材料进行处理。也就是说，由于与常规切削工具的表面相比本所述具有螺纹结构的金刚石复合片的表面具有增强的硬度，所以该具有螺纹结构的金刚石复合片能够极其有效地用于处理难于切削的材料。

本实用新型中，所述合金基体1上设有一螺纹孔11，所述螺纹孔11的孔心位于所述合金基体1的中心轴上。所述金刚石层2上设有一与所述螺纹孔11外轮廓一致的台阶通孔21，所述台阶通孔21的孔心位于所述金刚石层2的中心轴上。所述台阶通孔21和螺纹孔11由与其相匹配的锁紧螺栓3贯穿，以使所述合金基体1的上表面12与所述金刚石层2的下表面22紧贴。本实用新型中，由于合金基体和金刚石层通过螺纹连接，属于物理连接，可去除焊接工序，减少了焊接过程高温对本复合片的破坏，提高了把持力，增加了装配效率。另外从微观角度，合金基体的上表面与金刚石层的下表面之间存在细微的间隙，可有效地避免在工作高温环境中合金基体和金刚石层之间热膨胀系数不同而带来的困扰，同时，又不影响本复合片的整体硬度，不会把热膨胀系数极低的金刚石层拉裂。

本实用新型中，所述锁紧螺栓3的内孔呈六角状或八角状或十角状，其外孔呈六角状或八角状或十角状，所述锁紧螺栓3的外轮廓为多边形螺栓，是为了转动扭矩而设计，如设计为圆柱形会打滑且不能转递扭矩。当然，亦可为其他形状，均属于本实用新型的保护范畴，不做过多赘述。所述台阶通孔21和螺纹孔11上的螺纹的类型为细牙螺纹、粗牙螺纹、特细牙螺纹、惠式螺纹、V型螺纹、圆螺纹、方螺纹、管螺纹、T 型螺纹、锯齿螺纹或滚珠螺纹中的一种。

如图2所示，本实用新型第一实施例中，所述锁紧螺栓3的上表面31与金刚石层2的上表面23与处于同一平面，其下表面32与所述合金基体1的下表面13处于同一平面，以达到整齐美观的效果。

如图3所示，本实用新型第二实施例中，所述锁紧螺栓3的上表面31与金刚石层2的上表面23与处于同一平面，其下表面32位于所述合金基体1的下表面13的下方，可与钻头本体螺纹连接，消除焊接工序，减少了焊接过程高温对本复合片的破坏，提高了把持力，增加了装配效率。本实用新型的有益效果主要体现在：

1、本复合片中合金基体和金刚石层通过螺纹进行安装，便于转换金刚石层的角度或更换金刚石层，极大地降低了使用和维护成本；

2、结构简单，设计精巧，合金基体和金刚石层牢固结合，提高了钻头抗冲击损坏和耐高温磨损性能，具有良好的钻进特性。

3、合金基体和金刚石层通过螺纹连接，消除焊接工序，降低制作成本，同时，减少了焊接过程高温对本复合片的破坏，提高了把持力，增加了装配效率；

5、从微观角度，合金基体的上表面与金刚石层的下表面之间存在细微的间隙，可有效地解决合金基体和金刚石层之间由于热膨胀系数不同而导致在高温工作环境中，热膨胀系数极低的金刚石层拉裂的问题，同时，又不影响本复合片的整体硬度。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。