2在錐頂處需要承受較大的破巖沖擊力，因此聚晶金剛石層2在錐頂處易因沖擊力過于集中而發(fā)生聚晶金剛石層2碎裂；為此，如圖1所示，可使工作部12在錐頂處形成第一球面121 ；并使聚晶金剛石層2在錐頂處形成第二球面2 ;從而在聚晶金剛石復合齒吃入地層時，可有效地減少沖擊力在聚晶金剛石層2的錐頂處以及工作部12的錐頂處的集中，進而有效地避免聚晶金剛石層2發(fā)生碎裂。
[0050]優(yōu)選的，第一球面121的曲率半徑大于第二球面21的曲率半徑。
[0051]進一步優(yōu)選的，可將第一球面121的曲率半徑設定在5?15mm ;將第二球面2的曲率半徑設定在1.5?3_，從而進一步減少沖擊力在聚晶金剛石層2的錐頂處以及工作部12的錐頂處的集中，進而有效地避免聚晶金剛石層2發(fā)生碎裂。
[0052]本實施例中，由于聚晶金剛石復合齒在對地層進行破巖時，其上的聚晶金剛石層2需要承受破巖時產(chǎn)生的沖擊力，并將該沖擊力傳遞至工作部12上，利用工作部12對聚晶金剛石層2起到支撐的作用，因此工作部12與聚晶金剛石層2之間會存在較大的應力，如果應力過于集中便會造成聚晶金剛石層2的碎裂，從而影響聚晶金剛石復合齒的正常使用，并最終影響到破巖效率；為此，如圖1所示，可在工作部12的外表面處形成有第一結合構件122，并在聚晶金剛石層2的內表面處形成有與第一結合構件122相配合的第二結合構件22 ;利用第一結合構件122和第二結合構件22使得聚晶金剛石層2與工作部12之間的接觸面形成非光滑接觸面，從而可有效地減少應力在接觸面上的集中，提高聚晶金剛石層2與工作部12的抗沖擊性能。
[0053]進一步優(yōu)選的，第一結合構件122和第二結合構件22數(shù)量不唯一，也可為多條或多段；且第一結合構件122和第二結合構件22可為連續(xù)線段或間斷線段；從而使得聚晶金剛石層2與工作部12之間形成齒形、波紋形或臺階形接觸面；需要說明的是，上述僅為幾種【具體實施方式】，但第一結合構件122和第二結合構件22的具體結構不僅限于此，其他等同技術方案的簡單替換或替代也應落入本發(fā)明的保護范圍。
[0054]本實施例中，由于在工作時，聚晶金剛石層2需要承受較大沖擊力，因此聚晶金剛石層2應具有一定的自身結構強度；為此，可使聚晶金剛石層2的厚度大于或等于2_，從而保證聚晶金剛石層2的整體結構強度，從而有效地避免因沖擊力過大而造成聚晶金剛石層2出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象。
[0055]進一步優(yōu)選的，由于聚晶金剛石層2在錐頂處會受到的更大的沖擊力，因此可將聚晶金剛石層2位于錐頂處的厚度設定在3?6mm。
[0056]本實施例中，為了便于聚晶金剛石復合齒與現(xiàn)有鉆頭進行安裝，從而提高其通用性，可使安裝部11呈圓柱形；但需要說明的是，安裝部11的具體形狀不僅限于圓柱形，其他等同技術方案的簡單替換或替代也應落入本發(fā)明的保護范圍。
[0057]實施例二:
[0058]本實施例中提供的聚晶金剛石復合齒的制造方法，其用于制造上述實施例一中所述的聚晶金剛石復合齒，將金剛石微粉、結合劑和硬質合金基體在溫度為1400?1600°C，壓力為6?8GPa的真空條件下燒結10?20分鐘。
[0059]其中優(yōu)選的，金剛石微粉的粒度為10?100 μ m。
[0060]進一步優(yōu)選的，硬質合金基體為鎢鈷硬質合金基體，且鎢鈷硬質合金基體中鈷含量為5%?10%。
[0061]進一步優(yōu)選的,結合劑為鈷粉末、鐵粉末和鎳粉末中的任一種或多種組合。
[0062]具體的，可選用粒度為20 μ m的金剛石微粉，YG6硬質合金基體，并采用鈷粉末為結合劑，在1450。。，6.5GPa下燒結10分鐘。
[0063]實施例三:
[0064]如圖2所示，本實施例中提供的鉆頭，包括鉆頭基體3和通過安裝部11而安裝在鉆頭基體上的上述實施例一中所述的聚晶金剛石復合齒中的任一種，聚晶金剛石復合齒與鉆頭基體3的表面的夾角為70°?75° (如圖2中所示α角)。
[0065]具體的，鉆頭基體3上形成有安裝槽31，聚晶金剛石復合齒通過安裝部11與安裝槽31相配合安裝在在鉆頭基體3上；聚晶金剛石復合齒與鉆頭基體3的表面的夾角為70°?75° (如圖2中所示α角)。
[0066]其中，聚晶金剛石復合齒與鉆頭基體3的表面的夾角為70°?75°，即為聚晶金剛石復合齒以前傾角15°?20° (如圖2中所示的β角)安裝于鉆頭基體3上；進一步優(yōu)選的聚晶金剛石復合齒與鉆頭基體3的夾角為73°，即聚晶金剛石復合齒以前傾角17°安裝于鉆頭基體3上。
[0067]具體的，以17°的前傾角將聚晶金剛石復合齒安裝于鉆頭基體3上，鉆頭的可鉆性為8.5級的花崗巖。
[0068]其中鉆進參數(shù)為:鉆壓30ΚΝ，轉速lOOrpm，平均機械鉆速為12m/h。
[0069]最后應說明的是:以上實施方式及實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施方式及實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施方式或實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明實施方式或實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種聚晶金剛石復合齒，包括: 硬質合金基體，其包括安裝部以及位于所述硬質合金基體一端的工作部； 聚晶金剛石層，其形成于所述工作部的外表面上，并且呈圓錐形結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述工作部呈圓錐形結構。
3.根據(jù)權利要求2所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述工作部的錐角大于所述聚晶金剛石層的錐角。
4.根據(jù)權利要求2所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述工作部的錐角為90?130° ;所述聚晶金剛石層的錐角為70?110°。
5.根據(jù)權利要求1到4中任一項所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述工作部在錐頂處形成第一球面，所述聚晶金剛石層在錐頂處形成第二球面。
6.根據(jù)權利要求5所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述第一球面的曲率半徑大于所述第二球面的曲率半徑。
7.根據(jù)權利要求5所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述第一球面的曲率半徑為5?15mm ;所述第二球面的曲率半徑為1.5?3mm。
8.根據(jù)權利要求1到7中任一項所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述工作部的外表面處形成有第一結合構件，所述聚晶金剛石層的內表面處形成有能夠與所述第一結合構件形成形狀互補式配合的第二結合構件。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述聚晶金剛石層的厚度大于或等于2_，且所述聚晶金剛石層位于錐頂處的厚度為3?6_。
10.根據(jù)權利要求1或2所述的聚晶金剛石復合齒，其特征在于，所述安裝部呈圓柱形。
11.一種用于制造根據(jù)上述權利要求1到10中任一項所述的聚晶金剛石復合齒的方法，其特征在于，將金剛石微粉、結合劑和所述硬質合金基體在溫度為1400?1600°C，壓力為6?8GPa的真空條件下燒結10?20分鐘。
12.根據(jù)權利要求11所述的制造聚晶金剛石復合齒的方法，其特征在于，所述金剛石微粉的粒度為10?100 μ m。
13.根據(jù)權利要求11所述的制造聚晶金剛石復合齒的方法，其特征在于，所述硬質合金基體為鎢鈷硬質合金基體，且所述鎢鈷硬質合金基體中鈷含量為5%?10%。
14.根據(jù)權利要求11所述的制造聚晶金剛石復合齒的方法，其特征在于，所述結合劑為鈷粉末、鐵粉末和鎳粉末中的任一種或多種組合。
15.一種鉆頭，包括鉆頭基體和通過所述安裝部而安裝在所述鉆頭基體上的根據(jù)上述權利要求1到10中任一項所述的聚晶金剛石復合齒，其中，所述聚晶金剛石復合齒與所述鉆頭基體的表面的夾角為70?75°。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種聚晶金剛石復合齒，包括硬質合金基體和聚晶金剛石層；硬質合金基體一端為安裝部，另一端為工作部；聚晶金剛石層形成于工作部的外表面上，且聚晶金剛石層呈圓錐形結構；其通過在工作部的外表面形成圓錐形的聚晶金剛石層，提高了聚晶金剛石復合齒在工作時吃入地層的能力，從而實現(xiàn)了犁切方式進行破巖，有效地提高了破巖效率；本發(fā)明還提供一種聚晶金剛石復合齒的制造方法，用于制造上述聚晶金剛石復合齒；本發(fā)明再提供一種鉆頭，其采用上述聚晶金剛石復合齒，有效地提高了破巖效率。
【IPC分類】E21B10-46, E21C35-183
【公開號】CN104727752
【申請?zhí)枴緾N201310700766
【發(fā)明人】鄒德永, 路保平, 楊順輝, 侯緒田, 劉天科, 于鵬, 孫源秀, 豆寧輝, 趙向陽, 牛成成
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院, 中國石油大學(華東)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月18日