[发明专利]一种硬岩用球齿、应用该球齿制作的钻头及球齿制作方法

说明书

本发明涉及一种硬岩用球齿、应用该球齿制作的钻头及球齿制作方法，属于煤矿机械技术领域，包括芯体和外护筒，芯体的材质为金刚石，芯体包括切削段和连接段，切削段的端面直径不小于外护筒的外径，连接段的外径与外护筒的内径相匹配，连接段位于外护筒内；芯体与外护筒之间的连接方式为银钎焊或铜钎焊。本发明延长了球齿的使用寿命，解决了硬岩用球齿钻头使用寿命短的问题。

技术领域

本发明属于煤矿机械技术领域，涉及一种硬岩用球齿、应用该球齿制作的钻头及球齿制作方法。

背景技术

随着煤矿开采深度增加，穿层孔、电缆孔等施工过程中面临着更多硬岩钻进难题，PDC钻头因PDC复合片性能限制无法高效、长寿命碎岩；冲击-回转工艺虽可提高机械钻速，但因地层中石英等矿物含量偏高，钻头的硬质合金球齿因研磨磨损造成边齿无法保径而失效，最终导致钻头整体寿命过低。

目前，针对煤矿井下硬岩冲击钻进用的球齿钻头的产品较少，大多直接参照地矿、石油领域的气动潜孔锤配套钻头，其技术虽较为成熟，但其地质条件及钻孔施工工况与煤矿的差异较大，最终导致钻头的寿命过低，不能满足煤矿井下硬岩冲击-回转钻进工艺对长寿命球齿钻头的需求，因此需要设计一种新型超硬球齿。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种硬岩用球齿、应用该球齿制作的钻头及球齿制作方法，以延长球齿的使用寿命，解决硬岩用球齿钻头使用寿命短的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硬岩用球齿，包括芯体和外护筒，芯体的材质为金刚石，芯体包括切削段和连接段，切削段的端面直径不小于外护筒的外径，连接段的外径与外护筒的内径相匹配，连接段位于外护筒内。

可选地，所述芯体与所述外护筒之间的连接方式为银钎焊或铜钎焊。

可选地，所述芯体由粘结剂和具有不同粒度的金刚石微粉混合后，经高温高压烧结而成。

可选地，所述粘结剂的组分包括钴或镍硅。

可选地，所述切削段呈半球型。

可选地，所述切削段和所述连接段的相接处设有倒角或圆角。

可选地，所述切削段与所述外护筒的相接处填满焊料。

可选地，所述外护筒的材质为碳化钨或优质合金钢。

一种硬岩用球齿钻头，包括钻头本体和设置在其钻进端的若干球齿，所述球齿应用上述所述的球齿。

一种硬岩用球齿的制作方法，将含有钴或镍硅的粘结剂与具有不同粒度的金刚石微粉混合，经高温高压烧结制成具有切削段和连接段的芯体，将芯体的连接段插入由硬度低于金刚石的材料制成的外护筒内，采用银钎焊或铜钎焊的方式将芯体与外护筒固定连接。

本发明的有益效果在于：

1.本发明采用了硬度高的金刚石作为钻进端，提高了球齿的耐磨性，延长了球齿的使用寿命，解决了硬岩用球齿钻头使用寿命短的问题。

2.本发明采用套筒式的结构，芯体和外护筒由不同性能的材质制作，兼具了两种材料的优势，便于球齿的制作，与现有技术相比，耐磨性更高、性能更稳定、寿命更长，同时减少了辅助作业时间。

3.本发明结合冲击-回转钻进工艺，可实现硬岩的快速、长时间的钻进，填补了相关金刚石超硬球齿技术产品的空白，解决了煤矿井下硬岩钻进过程中钻头寿命降低快的问题。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明