[发明专利]夹石土耐磨抗冲击钻头

说明书

技术领域

本发明涉及土建工程中用于土层钻孔的钻探机具的钻头，特别是对土中夹有石块、岩层的夹石土地层进行钻孔作业使用的钻头。

技术背景

目前，关于夹石土的钻探问题是世界范围内尚未解决的难题。夹石土的地质结构复杂，主要表现为土中夹有石块、岩层或者石夹软土层(土壤)。由于石质远比土质坚硬，二者阻力相差很大，且石块、土层的分布无规则，钻探机具在钻孔作业中，钻头受到的阻力作用点多变，阻力变化无规律，从而大大增加了在夹石土中成孔的难度。因为钻土和钻石的切削机理不同，前者是钻头切削土壤，而后者则是靠钻头与岩石间的挤压和摩擦使岩石产生微裂纹而致使其从地层中剥离。目前国内外尚无专门用于夹石土地质条件下的钻头，能用于切削土壤的钻头不能钻石，而能钻岩石的钻头又不能切土。例如凿岩机的钻头只能适用于纯岩石钻孔，无法在夹石土中破碎岩石；风镐、液压锤等器具则仅能破碎硬土层或较浅的岩层，但不适于夹石土施工；而土钻等切土机具钻头只适于切削土壤，这不仅是因为材质强度较低钻石容易被磨损或损坏，而且其结构也不适于对夹石土中的不规则石块的破碎，因此，急需研制适用于夹石土地质条件下的钻头。

发明内容

本发明的目的是提供一种夹石土耐磨抗冲击钻头，解决夹石土条件下钻具的钻头耐磨和抗冲击难题，使钻头具有切削土壤和破碎岩石双重功能，满足夹石土条件下钻头的耐磨损和抗冲击的性能要求。

本发明的夹石土耐磨抗冲击钻头含有以7Cr7Mo2V2Si钢作为基材的母体，母体的表面熔覆有一层耐磨的Stellite190钴基合金强化层；母体的上段设有径向外凸的硬质合金条形块，母体的中下段设有硬质合金的弹丸状小凸柱，母体的下端设有楔形硬质合金切削刀片，所说的硬质合金为YG11C型钨钴合金。

所说的硬质合金弹丸状小凸柱通过母体上的盲孔嵌接固定。

所说的硬质合金条形块通过母体上的条形槽嵌接并焊接固定。

所说的楔形硬质合金切削刀片是通过母体上的槽嵌接并焊接固定。

所说的硬质合金弹丸状小凸柱在母体表面以螺旋形排列。

所说的硬质合金条形块位于小凸柱上方，在母体表面圆周排列。

所说的母体表面的耐磨钴基合金强化层是采用Stellite190合金焊条及氧-乙炔火焰使焊条下端熔滴在经加热的母材表面，直到覆盖整个母材表面，自然冷却而得。

本钻头采用7Cr7Mo2V2Si钢为基材，并在表面熔覆了强化层Stellite190，使钻头表面强度大大提高，耐磨性分别是目前常用的经调质和表面氮化处理的42CrMo合金钢钻头母材的1.2～2.5倍和3.0～8.1倍，具有优良的耐磨和抗冲击特性；对载荷和速度的适应范围较广，下端的硬质合金钢刀片具有切削土壤和破碎岩石的双重功能；镶嵌的硬质合金YG11C小凸柱及硬质合金条形块使岩石被挤、击、磨而进一步破碎，混合于土壤中而被螺旋排渣片向地面输送排出。本钻头适合夹石土区域中对夹石土地层进行快速、强力、高效切削钻探作业，解决了夹石土地层钻探施工中的钻头耐磨及抗冲击问题。

附图说明

图1是本夹石土耐磨抗冲击钻头的结构示意图。图2是图1的A向视图。

图3是氧-乙炔火焰熔覆过程示意图。

图4是表示表面强化层与母材结合情况的材料镜相图。

图中，1-钻头母体(母材+表面强化层)；2-楔形硬质合金块(YG11C)；3-弹丸状硬质合金小凸柱(YG11C)；4-条状硬质合金块(YG11C)；5-Stellite190焊条；6-氧-乙炔焊嘴。

具体实施方式

以下实施例中钻头采用以下材料：

(1)钻头母体基材：选择7Cr7Mo2V2Si钢(上海材料研究所生产)作为钻具钻头的母材，其成分(重量百分含量％)为C：0.70～0.80，Cr：6.50～7.50，Mo：1.50～2.50，Si：0.50～1.50，P：0.01～0.03，S：0.01～0.03，Mn：0.25～0.35，V：1.50～2.50，Fe：余量。热处理工艺：850℃预热，1100～1115℃淬火，油冷后530～570℃回火2～3次，每次1～2小时，硬度HRC60～63。