[发明专利]切削件

说明书

技术领域

本发明涉及一种切削件，该切削件适用于在地下地层中形成钻孔的牙轮钻头上。然而，本发明也可出于其它目的而用于切削部件。

背景技术

固定切刀的牙轮钻头具有多个切削件。每个切削件通常包括结合到硬度更低的基座(substrate)上的超硬材料薄板(thin table)。超硬材料例如可以为多晶金刚石或立方氮化硼，基座可以为钴钨硬质合金。此种切削件通常为圆柱形，超硬材料平板形成为切削件的圆形端。圆形端与弯曲的外周壁之间的边缘形成为切削件的切削边。

在钻孔时，平板的切削边切削岩石，剪切并穿入岩层中。锋利边缘有利于高效的切削，但由于在切削坚硬的地层时锋利边缘可能承受较高的应力，也会使得锋利边缘易于磨损。切削边的损坏或磨损减少了切刀的使用寿命，还降低了切削效率和穿入岩层中的速度。当切削边损坏时，钻台的响应一般通过增加钻压来补偿，这将加快导致磨损的切削件进一步退化和最终毁坏性失效。

如果金刚石平板切削边的初步碎裂能够消除，那么切片的使用寿命和切削效率能够显著改善。

一种用于减小金刚石平板切削边磨损的已知方法是将切削边制成斜角或进行倒角。US4343180和US5979579示范了在位于聚晶金刚石复合(PDC)切刀的圆周上使用单个倒角。虽然此种倒角增加了切刀的耐用度，但在相同的负载条件下，与锋利切刀相比，此种倒角(特别对于较大的倒角)也减小了切削效率和穿入速度。

US7316279公开了一种圆柱形切削件的锋利边缘，该圆柱形切削件在金刚石平板的边缘中具有轴向凹槽。US8037951公开了一种具有倒角切削边和基本平整前端面的切削件，其中切削件构成为在切削面上具有特色，使得沿切削边变化倒角深度。

US2011/0301036公开了一种切削件，其中切削件的端面为异形形状。US6220376也显示了具有异形端面的切削件。

理想的切削件是结合了锋利边缘的切削效率和通过倒角边可获得的增强的耐用度。

发明内容

根据本发明，提供了一种切削件，该切削件包括结合到基座上的超硬材料的平板，其中，所述平板具有倒角的外周边缘和凹槽，所述凹槽在所述切削件的侧壁上穿过所述倒角的外周边缘，以减小在所述凹槽位置上倒角的深度。

所述倒角的外周边缘上的所述凹槽的结构使得切削边包括多个倒角部和多个锋利部。

优选地，至少两个凹槽穿过所述倒角的外周边缘，以在所述至少两个凹槽之间限定至少一个齿。多个凹槽可以沿所述倒角的外周边缘等间距设置。例如，可以设置至少十个这样的凹槽，以限定至少十个齿。

所述切削件优选地为具有轴的大致圆柱状；所述切削边大致为圆形；在所述切削边与所述凹槽相重合的部分上，所述切削边的半径减小。

优选地，所述凹槽平行于所述切削件的所述轴线。

优选地，所述凹槽的径向轮廓沿所述切削件的所述轴线大致相同。

优选地，所述凹槽的最大深度选择至少为所述倒角的所述深度，从而使得所述切削边的与所述凹槽相重合的区域不受所述倒角的影响。将要领会的是此种构造导致所述切削边的锋利区域(例如90度)的形成。

方便地，所述凹槽的所述最大深度选择为与所述切削边上的所述倒角的所述深度一致。

所述凹槽的轮廓优选地为弯曲的。同样地，所述齿的轮廓优选地也为弯曲的。所述切削边的径向轮廓优选地沿所述切削边的长度接近正弦变化。

所述倒角的外周边缘优选地具有10度至80度的倒角角度，例如该倒角角度可以为大致45度。

本发明还涉及一种钻头，该钻头包括在此之前限定的一个或多个切削件。

附图说明

本发明的实施方式将通过举例同时参考附图的方式进行描述，其中：

图1a是现有技术的倒角切削板的示意图；

图1b是现有技术的倒角切削件的准尺寸侧视图；

图2是根据本发明的一种实施方式的切削板的示意图；

图3是根据本发明的一种实施方式的切削件的示意图；

图4中的(a)是现有技术的切削件以50mm/s的速度和0.2mm的切削深度(DOC)测试的阻力的图表；以及(b)是根据实施方式的切削件以50mm/s的速度和0.2mm的切削深度(DOC)测试的阻力的图表；

图5中(a)是现有技术的切削件以50mm/s的速度和0.2mm的切削深度(DOC)测试的垂向力的图表；以及(b)是根据实施方式的切削件以50mm/s的速度和0.2mm的切削深度(DOC)测试的垂向力的图表；