專利名稱：一種表鑲天然金剛石鉆頭及生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆頭，特別是涉及一種在其表面鑲嵌有天然金剛石的鉆頭，本發(fā)明還涉及該表鑲天然金剛石鉆頭的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
金剛石鉆頭廣泛用于地質(zhì)、冶金、建筑、水電、石油及國防等部門的地質(zhì)勘探和鉆探施工。
地質(zhì)鉆探行業(yè)通常使用的鉆頭為孕鑲?cè)嗽旖饎偸@頭，它是將金剛石與各種金屬粉末拌和在一起倒入石墨模具中，再插入鋼體通過中頻燒結(jié)使金剛石與金屬粉末形成的胎體合金焊接在鋼體上。此類鉆頭有三大缺陷1、當(dāng)鉆頭使用到后期階段工作層的金剛石不能完全利用，特別是工作層磨損接近水口時，水口變淺，鉆頭就不能使用，造成金剛石的大量浪費；2、金屬粉末用量多，鉆頭成本高；3、金屬粉末成分需選擇合理，否則金剛石不易出刃，造成金剛石不能克取巖石。針對這些缺陷，目前也有廠家在生產(chǎn)表鑲金剛石鉆頭。表鑲金剛石鉆頭是表面鑲嵌式金剛石鉆頭簡稱。它是將不同粒度(20～100粒/克拉)的工業(yè)用天然金剛石以一定的出刃鑲嵌在鉆頭表面上。鉆頭由鋼體、胎體和金剛石三部分組成。金剛石是破碎巖石的切削具，但金剛石不直接焊接在鋼體上，而是鑲嵌在胎體上。胎體是用粉末冶金方法燒結(jié)的一種合金，它一方面將金剛石包鑲住，另一方面與鋼體牢牢地?zé)Y(jié)焊接在一起。
一般廠家生產(chǎn)表鑲鉆頭的常規(guī)工藝路線為第一步、天然金剛石粘結(jié)在石墨模具上；第二步、骨架金屬放入石墨模具內(nèi)；第三步、在石墨模具上安放鋼體；第四步、無壓燒結(jié)；第五步、機加工成成品。
在天然金剛石粘結(jié)在石墨模具上工序中安放的天然金剛石在燒結(jié)時，常常錯位或隱藏于胎體中不能突出胎體表面。骨架金屬放入石墨模具內(nèi)常規(guī)工序中骨架金屬一般使用WC或W2C，包鑲不牢固，鉆頭的使用壽命短。常規(guī)工序燒結(jié)溫度高，燒結(jié)時間長。燒結(jié)溫度高，可大使金剛石表面受熱損傷。縮短燒結(jié)時間長，金剛石在高溫下的時間越長，其強度降低越多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供使用壽命長的表鑲天然金剛石鉆頭。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種在燒結(jié)時安放的天然金剛石不會錯位或隱藏于胎體中，鉆頭的使用壽命長，燒結(jié)溫度低，燒結(jié)時間短的表鑲天然金剛石鉆頭的生產(chǎn)工藝。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的表鑲天然金剛石鉆頭，包括鋼體和胎體，在所述的胎體表面鑲嵌有天然金剛石。
本發(fā)明采用的生產(chǎn)工藝為第一步，鉆頭胎體冷壓成型，并在預(yù)成型塊上粘結(jié)天然金剛石；第二步，預(yù)成型塊放入石墨模具內(nèi)；第三步，在石墨模具上安放鋼體；第四步，無壓燒結(jié)；第五步，機加工成成品。
采用上述技術(shù)方案的表鑲天然金剛石鉆頭的生產(chǎn)工藝，與原有工藝路線相比，區(qū)別在工序第一步和第二步。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于以下幾點1、在工序第一步中安放的天然金剛石在燒結(jié)時，常常錯位或隱藏于胎體中不能突出胎體表面。對于此工序，本發(fā)明先將胎體(合金)粉末在熱噴涂方法制造的冷壓鋼模內(nèi)冷壓成型。在得到的冷壓成型塊上，在按螺旋式分布粘結(jié)天然金剛石，再將粘結(jié)有金剛石的胎塊擺放在石墨模具內(nèi)。此創(chuàng)新工藝能有效地保證天然金剛石在鉆頭表面的出刃量。2、常規(guī)工序第二步中骨架金屬一般使用WC各W2C，而本發(fā)明是采用二元合金粉或三元合金粉并加入稀有金屬元素La。銅稀土合金的加入能使天然金剛石包鑲得更加牢固，從而延長鉆頭的使用壽命。3、由于本發(fā)明采用冷壓預(yù)成型合金粉塊進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度可降低300℃，燒結(jié)時間也從常規(guī)的12分鐘縮短為8分鐘。燒結(jié)溫度的降低，可大限度地保護金剛石表面不受熱損傷?？s短燒結(jié)時間不僅使能耗降低近30％，而且金剛石在高溫下的時間越短，其強度降低越少。
經(jīng)過本發(fā)明生產(chǎn)的表鑲天然金剛石鉆頭，由于采用冷壓成型，金剛石顆粒出刃好，金剛石能完全利用，避免了常規(guī)人造金剛石鉆頭工作層金剛石不能完全利用的缺陷，冷壓成型也避免了熱壓成型燒結(jié)過程中金屬粉末流失的現(xiàn)象，大大地節(jié)省了金屬(或合金)粉末的用量，從而大大降低了制造成本。用本發(fā)明制造的φ75/54表鑲天然金剛石鉆頭與其他廠家相比在同一工地的鉆探施工中，其鉆進(jìn)時效和鉆進(jìn)壽命均優(yōu)于其他廠家。鉆進(jìn)時效提高30％，鉆進(jìn)壽命也提高了100％。
綜上所述，本發(fā)明是一種在燒結(jié)時安放的天然金剛石不會錯位或隱藏于胎體中，鉆頭的使用壽命長，燒結(jié)溫度低，燒結(jié)時間短的表鑲大然金剛石鉆頭的生產(chǎn)工藝。


附圖是本發(fā)明的表鑲天然金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參見附圖，在鋼體1上設(shè)有胎體2，在胎體2表面鑲嵌有天然金剛石3。
本發(fā)明采用的生產(chǎn)工藝為第一步，鉆頭胎體冷壓成型，并在預(yù)成型塊上粘結(jié)天然金剛石；第二步，預(yù)成型塊放入石墨模具內(nèi)；第三步，在石墨模具上安放鋼體；第四步，無壓燒結(jié)；第五步，機加工成成品。
采用上述技術(shù)方案的表鑲天然金剛石鉆頭的生產(chǎn)工藝，與原有工藝路線相比，區(qū)別在工序第一步和第二步。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于以下幾點1、在工序第一步中安放的天然金剛石在燒結(jié)時，常常錯位或隱藏于胎體中不能突出胎體表面。對于此工序，本發(fā)明先將胎體(合金)粉末在熱噴涂方法制造的冷壓鋼模內(nèi)冷壓成型。在得到的冷壓成型塊上，在按螺旋式分布粘結(jié)天然金剛石，再將粘結(jié)有金剛石的胎塊擺放在石墨模具內(nèi)。此創(chuàng)新工藝能有效地保證天然金剛石在鉆頭表面的出刃量。2、常規(guī)工序第二步中骨架金屬一般使用WC各W2C，而本發(fā)明是采用二元合金粉或三元合金粉并加入稀有金屬元素La。銅稀土合金的加入能使天然金剛石包鑲得更加牢固，從而延長鉆頭的使用壽命。3、由于本發(fā)明采用冷壓預(yù)成型合金粉塊進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度可降低300℃，燒結(jié)時間也從常規(guī)的12分鐘縮短為8分鐘。燒結(jié)溫度的降低，可大限度地保護金剛石表面不受熱損傷?？s短燒結(jié)時間不僅使能耗降低近30％，而且金剛石在高溫下的時間越短，其強度降低越少。
參見附圖，經(jīng)過本發(fā)明生產(chǎn)的表鑲天然金剛石鉆頭，由于采用冷壓成型，金剛石顆粒出刃好，金剛石能完全利用，避免了常規(guī)人造金剛石鉆頭工作層金剛石不能完全利用的缺陷，冷壓成型也避免了熱壓成型燒結(jié)過程中金屬粉末流失的現(xiàn)象，大大地節(jié)省了金屬(或合金)粉末的用量，從而大太降低了制造成本。用本發(fā)明制造的φ75/54表鑲天然金剛石鉆頭與其他廠家相比在同一工地的鉆探施工中，其鉆進(jìn)時效和鉆進(jìn)壽命均優(yōu)于其他廠家。鉆進(jìn)時效提高30％，鉆進(jìn)壽命也提高了100％。
權(quán)利要求
1.一種表鑲天然金剛石鉆頭，包括鋼體(1)和胎體(2)，其特征是在所述的胎體(2)表面鑲嵌有天然金剛石(3)。
2.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的表鑲天然金剛石鉆頭的生產(chǎn)工藝，其步驟為第一步，鉆頭胎體冷壓成型，并在預(yù)成型塊上粘結(jié)天然金剛石；第二步，預(yù)成型塊放入石墨模具內(nèi)；第三步，在石墨模具上安放鋼體；第四步，無壓燒結(jié)；第五步，機加工成成品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表鑲天然金剛石鉆頭，在胎體表面鑲嵌有天然金剛石。其生產(chǎn)工藝是第一步，鉆頭胎體冷壓成型，并在預(yù)成型塊上粘結(jié)天然金剛石；第二步，預(yù)成型塊放入石墨模具內(nèi)；第三步，在石墨模具上安放鋼體；第四步，無壓燒結(jié)；第五步，機加工成成品。經(jīng)過本發(fā)明生產(chǎn)的表鑲天然金剛石鉆頭避免了常規(guī)人造金剛石鉆頭工作層金剛石不能完全利用的缺陷，冷壓成型也避免了熱壓成型燒結(jié)過程中金屬粉末流失的現(xiàn)象，節(jié)省了金屬(或合金)粉末的用量。該表鑲天然金剛石鉆頭鉆進(jìn)時效提高30％，鉆進(jìn)壽命提高了100％。本發(fā)明是鉆頭的使用壽命長，燒結(jié)溫度低，燒結(jié)時間短的表鑲天然金剛石鉆頭的生產(chǎn)工藝。
文檔編號B22F3/16GK101086199SQ20061003179
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者李建強 申請人:長沙銳合鉆石工具有限公司