[实用新型]金刚石复合片钻齿

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金刚石复合片钻齿。

背景技术

金刚石复合片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。

目前市场上金刚石复合片钻齿的聚晶金刚石层(PCD层)与硬质合金基体的结合面都采用了非平面的结构，完全取代了过去的两层之间以平面结合的结构。采用非平面结合增大了两层之间的接触面积，提高了层之间的结合力。同时两层之间的相互交错也起到了机械啮合作用，大大提高了结合面的抗剪切力。实验数据和应用效果均表明非平面结合的金刚石复合片钻齿有明显高的抗冲击性。

国内外关于非平面结合的结构设计已有很多报道，市场上这类产品也是各式各样。大体分为两类：一类是以一个平面为基准，开出各种类型的凹槽或在此平面上凸起多组各种几何形状，实现非平面结构；另一类是在中心区域凸起一个圆形台阶，各种几何形状分别在两个基准面上做出。这种结构不但具有前述一般非平面结构的优点，还利用了聚晶金刚石烧结体积收缩的特点在圆形台阶周围形成一个箍紧的内力，这可以使聚晶金刚石与硬质合金基体结合更加牢固，硬质合金抗冲击性好的特点可以更好地表现出来。因此，这类非平面结构也被认为是当今国内外产品中最先进的结构形式。

我们在制造非平面结构金刚石复合片钻齿过程中也发现了台阶型非平面结构存在着不足之处。首先，台阶的存在影响到超高压烧结时金刚石粉末的流动性，烧结出的聚晶金刚石层很难保证各部位的材质均匀性。特别是台阶上的聚晶金刚石部分和台阶下圆环聚晶金刚石部分，两者在质量上存在一定差异。其二，台阶结构虽然产生了有利的箍紧力，在超高压烧结时也阻止了外圈金刚石粉的正常收缩，烧结后会产生切向残余拉应力。这对聚晶金刚石的性能是不利的。

发明内容

本实用新型的目的在于针对金刚石复合片钻齿现有的非平面结合面结构存在的上述问题，提供一种可以保证超高压烧结时金刚石粉末的正常收缩，并且聚晶金刚石与硬质合金基体的结合牢固的金刚石复合片钻齿。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型包括聚晶金刚石层与硬质合金基体，所述硬质合金基体与聚晶金刚石层的结合面为非平面结构，所述结合面的边缘为向内侧倾斜的环形斜面，在结合面上设有一排凹槽和一个横穿过该排凹槽的单个凹槽。

本实用新型的技术效果在于：

1、本实用新型在硬质合金基体与聚晶金刚石层的结合面的外缘不是采用台阶结构，而是采用了环形斜面结构，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。

2、在结合面上设有一排凹槽和一个单个凹槽，该结构可增大两层之间的接触面积，使聚晶金刚石与硬质合金基体的结合更加牢固。

附图说明

图1是实施例的金刚石复合片钻齿的外形立体图。

图2是实施例中硬质合金基体的主视结构图。

图3是实施例中硬质合金基体的侧视结构图。

图4是实施例中硬质合金基体的俯视结构图。

图5是实施例中硬质合金基体的立体图。

具体实施方式

参见图1，本实施例的金刚石复合片钻齿由聚晶金刚石层1与硬质合金基体2组成，其外径尺寸为19.05毫米，厚度为13.20毫米。

参见图1至图5，本实施例中硬质合金基体2与聚晶金刚石层1的结合面为非平面结构，结合面的边缘为向内侧倾斜的环形斜面21，环形斜面21与端面的夹角θ为15°，在结合面上设有一排波纹凹槽22和一个梯形凹槽23，该排波纹凹槽22连接构成波浪形排槽，梯形凹槽23横穿过该排波纹凹槽且与波纹凹槽22垂直，梯形凹槽23的宽度和深度大于波纹凹槽22，在本实施例中波纹凹槽22的深度为0.5毫米，波峰间距为2毫米，梯形凹槽23的上宽为2.2毫米，下宽为1毫米，深度为1.2毫米。

上述实施例中波纹凹槽22可被其它形状的凹槽所替代，梯形凹槽23也可被其它形状的凹槽所替代。