[实用新型]一种锥形结构聚晶金刚石硬质合金复合齿

说明书

本实用新型公开一种锥形结构聚晶金刚石硬质合金复合齿，包括齿基和齿冠，所述齿冠与齿基固定连接，齿冠呈圆锥形，在齿冠的顶部设有两组上切削面和下切削面，通过两组上切削面在齿冠的顶部形成偏向一侧的锥形齿尖，每组上切削面与下切削面相交，并在齿冠的顶部形成两组排屑槽，两组上切削面在轴向上的夹角为40°～70°，在横向上的夹角为30°～60°。由于锥形齿尖的存在，在犁削过程中，易于吃入地层，可使得切削阻力大大减小，从而实现了犁削切入岩层的高压强，高破岩效率，同时又保持了圆锥形齿冠锥型部分剖面夹角尽量大，保证了圆锥形齿冠的高抗冲击性能。

技术领域

本实用新型涉及金刚石复合齿的技术领域，更具体地说是涉及聚晶金刚石硬质合金复合片的技术领域。

背景技术

聚晶金刚石硬质合金复合片在石油天然气钻井、地质钻探、工程掘进、煤炭开采等领域得到广泛应用，被认为是比较理想的耐磨材料，成为钻探、掘进等设备的主要切削部件。常规的聚晶金刚石复合片多为圆柱形，其工作端面为平面结构，以压剪方式为主要破岩机理，在钻进硬质及复杂地层时，破岩效率大大降低。球形齿、楔形齿、锥球齿等异型结构复合齿一定程度上缓解了这一问题，主要原理是将平面工作端面改进为弧面或球面，将压剪破岩方式改进为犁削方式。这在一定程度上提高了聚晶金刚石复合齿在工作时吃入地层的能力，尤其是锥球齿破岩效率更高。

根据犁削破岩机理，锥型复合齿的齿头越尖，齿顶部位越容易吃入地层，犁削岩石的压强越大，其破岩效率越高。而现有技术的锥型复合齿安装在PDC钻头体、截齿座上时，圆锥体部分完全露出。锥型复合齿工作时，其受到很大的横向力，因此存在锥型齿圆锥段和圆柱部分存在受强力冲击断裂的风险。因此，锥型复合齿的齿头夹角不能过小，常规锥型部分剖面夹角为75°～125°，较大的剖面夹角又会导致破岩效率较低，因此现有技术中的锥型复合齿在应用中普遍面临齿头高破岩效率和圆锥段高抗冲击性能难以兼得的矛盾。

实用新型内容

本实用新型提出一种锥形结构聚晶金刚石硬质合金复合齿，解决了现有技术中锥型复合齿在应用中面临的齿头高破岩效率和圆锥段高抗冲击性能难以兼得的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种锥形结构聚晶金刚石硬质合金复合齿，包括齿基(1)和齿冠(2)，所述齿冠(2)与齿基(1)固定连接，齿冠(2)呈圆锥形，在齿冠(2)的顶部设有两组上切削面(3)和下切削面(4)，通过两组上切削面(3)在齿冠(2)的顶部形成偏向一侧的锥形齿尖(5)，每组上切削面(3)与下切削面(4)相交，并在齿冠(2)的顶部形成两组排屑槽(6)。

进一步地，所述两组上切削面(3)在轴向上的夹角为40°～70°，在横向上的夹角为30°～60°。

进一步地，所述两组下切削面(4)在轴向上的夹角为90°～120°，在横向上的夹角为30°～60°。

进一步地，所述两组上切削面(3)在轴向上的夹角为60°，在横向上的夹角为50°。

进一步地，所述两组下切削面(4)在轴向上的夹角为110°，在横向上的夹角为50°。

进一步地，所述齿冠(2)的上切削面(3)和下切削面(4)均为抛光面。

进一步地，在所述齿基(1)的下边缘设有倒角(7)。

进一步地，所述齿基(1)为硬质合金基体，齿冠(2)为聚晶金刚石材质。

本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：