[其他]金刚石复合片钻头的焊接方法

说明书

本发明涉及到一种以金刚石复合片为切削刃制作钻探用钻头的方法。

金刚石复合片可以用于制造地质、煤田和油井钻探用的各种钻头，取得好的钻进效果。但由于复合片不耐高温，通常的金刚石钻头烧结工艺和硬质合金钻头的焊接工艺均难直接应用于制造复合片钻头。故目前世界上通常采用某种铜焊（专利号：EP-101-096-A）或者是将复合片先制成带柄的镶嵌块再镶嵌到钻头体上的方法（专利号：US4265-324，GB2108-554，CA-1077-018，UKPA2136035等），采用这些方法时，所用复合片必须是经过精加工过的，才能保证焊接牢固和钻头整体尺寸的要求，而复合片的精加工费用往往是很昂贵的。

本发明的任务在于提供一种将金刚石复合片镶焊于钻头冠部上的方法，要求镶焊牢固、对复合片的损伤小，同时不要求复合片有高的尺寸精度，以便降低钻头成本，获得好的经济效果。

本发明是在封闭的石墨模具内，在同一温度下同时施用银基钎料钎焊和无压浸渍两种方法，把复合片焊接在粉末冶金予制成型的钻头冠部。它包括用粉末冶金法烧结带有予留孔和支撑背的钻头冠部、放置金刚石复合片及充填钎焊料、充填剂，施加银钎焊熔剂并组装封闭、入炉加温保温。

附图表述了本发明的主要特征。

图1为用粉末冶金法烧结而成的钻头基体，冠部有待焊复合片的予留孔和支撑背。

图2为金刚石复合片、焊料和充填剂等在钻头冠部予留孔处的组装结构图。

图3为焊接模具和待焊钻头总装示意图。

图中：1-钢体

2-钻头冠部

3-保径突棱

4-保径聚晶金刚石

5-内水口石墨片

6-予留孔

7-支撑背

8-复合片硬质合金层

9-复合片聚晶层

10-充填剂粉末

11-充填剂粉末

12-焊片（焊料Ⅰ）

13-焊丝（焊料Ⅰ）

14-焊丝（焊料Ⅱ）

15-顶环

16-上芯模

17-模套

18-下芯模

19-底模

本发明如附图所示：先用粉末冶金法制成一个如图1所示的带予留孔和支撑背的钻头冠部，予留孔和支撑背的尺寸依复合片尺寸而定。然后将复合片、两种银基钎焊料和充填剂如图2所示组装好，入炉前在焊料上施以银钎焊熔剂，并如图3方式组装封闭好，推入马弗炉中加温到680℃-720℃时，予置在复合片周围的焊料Ⅰ达到钎焊所需的流动状态，而焊料Ⅱ则达到可以浸渍充填剂粉末的程度，此时保温2-4分钟，实现钎焊和浸渍。由于挤紧了的充填剂固体粉末在受热时会膨胀产生一定大小的压力，使主焊面排气排渣，提高钎焊质量，使复合片的硬质合金面被牢牢焊住;而充填剂粉末被焊料Ⅱ浸渍，冷却后，在充填剂粉末与复合片接触部位对复合片形成包镶并与钻头胎体粘结在一起。

附图1中钻头冠部胎体材料可以是WC、（W₂C+WC）、Cu、Ni、Co、Sn、Zn、Pb、Mn等金属和金属碳化物粉末的混合物，其中铜合金含量为30-55%，（W₂C+WC）含量为2-10%，应使得这种胎体有较高的强度和耐磨性，特别是要使这种胎体有好的焊接性能和吸收振动的能力。

附图2中焊料Ⅰ（12）（13）为银镉钎料，Ag含量40-50%，Cu含量10-20%，Cd含量20-30%;焊料Ⅱ（14）为另一类低熔点银基钎料，含有Ag、Cu、Zn、等成份，其中Ag含量为40-50%，Cu含量为25-35%，Zn含量20-30%;充填剂（10）（11）是一种无压胎体骨架粉末料，由WC、W、Ni、Co、Fe、Mn等金属和金属碳化物粉末混合而成，其中含过渡族Ni、Co、Fe的成份为40-70%。

附图3表明了封闭石墨模具由底模（19）、下芯模（18）、模套（17）、上芯模（16）、顶环（15）所组成。

现以φ56地质取心复合片钻头为例，说明本发明的实施过程：

取6片直径φ8±0.2毫米、厚4±0.3毫米金刚石复合片。