[发明专利]一种高效广谱性地质钻头及制造方法

权利要求书

1.一种高效广谱性地质钻刀头，其特征在于，所述刀头分三层，两侧胎体中金刚石体积比浓度为90%-100%，中间层胎体中金刚石体积比浓度为70%-80%通过热压成三明冶式刀头，刀头为分层式刀头，刀口部份宽，与地质钻钢体的连接部份窄，刀头采用纯钴粉作为胎体粉未即用纯钴粉包裹金刚石。

2.一种高效广谱性地质钻头，它包括钻头单元（6）和地质钻钢体（8），其特征在于，所述钻头单元（6）由外侧刀头（1）和内侧刀头（2）组成；钻头单元（6）的刀口部份宽，与地质钻钢体（8）连接部份窄，刀头采用纯钴粉作为胎体粉未即用纯钴粉包裹金刚石，外侧刀头（1）和内侧刀头（2）之间为冷却层并分布有若干个喷水口（3）；所述地质钻钢体（8）上均匀设有钻头单元连接工位与钻头单元（6）连接，各钻头单元连接工位上设有若干条冷却水路（10）与钻头单元（6）中的外侧刀头（1）和内侧刀头（2）之间分布的喷水口（3）分别联通，相邻的钻头单元连接工位之间设有一条或多条冷却水路（10）、一条外水槽（11）和一条内水槽（12）。

3.根据权利要求2所述的一种高效广谱性地质钻头，其特征在于，所述外侧刀头（1）和内侧刀头（2）各分三层，各刀头的两侧胎体中金刚石体积比浓度为90%-100%，中间层胎体中金刚石体积比浓度为70%-80%，通过热压成三明冶式刀头。

4.根据权利要求3所述的一种高效广谱性地质钻头，其特征在于，所述外侧刀头（1）在热压成截面为台阶分层刀头时，外表面为台阶分层弧形外侧面（5），内表面为平弧面；内侧刀头（2）在热压成截面为台阶分层刀头时，内表面为台阶分层弧形内侧面（4），外表面为平弧面。

5.根据权利要求2所述的一种高效广谱性地质钻头，其特征在于，所述钻头单元(6）与地质钻钢体（8）连接方式采用高频焊接、激光焊接、磨擦焊接或热压烧结，优选所述钻头单元（6）与地质钻钢体（8）通过过度层（7）用热压机烧结成一个整体。

6.根据权利要求5所述的一种高效广谱性地质钻头，其特征在于，所述地质钻钢体（8）上均匀设有六个钻头单元连接工位与6个钻头单元（6）连接，各钻头单元连接工位上设有两条冷却水路（10）与钻头单元（6）中的外侧刀头（1）和内侧刀头（2）之间分布的2个喷水口（3）联通，相邻的钻头单元连接工位之间设有一条冷却水路（10）、一条外水槽（11）和一条内水槽（12）；地质钻钢体（8）上设有18条均匀分布的冷却水路（10）， 6条均匀分布的外水槽（11）和6条均匀分布的内水槽（12）。

7.一种高效广谱性地质钻刀头的制备方法，其特征在于，所述刀头的制备方法：利用纯钴粉做钻头刀头胎体粉未，刀头分三层，刀头两侧外层的金刚石体积比浓度为90%-100%，中间层的金刚石体积比浓度为70%-80%，外层和中间层分别用冷压机压成薄片，再按三明冶方式把三片薄片组成单个刀头，把组成好的三层薄片放入台阶形石黑模具中，横向装模、横向加压，热压成形；热压温度为850度，压力为180KN，保温保压2分钟，热压成分层式刀头，刀口部份宽，与地质钻钢体的连接部份窄。

8.采用权利要求7所述的一种高效广谱性地质钻刀头的制备方法制备地质钻头的方法，它还包括钻头单元（6）的制备方法和地质钻的连接方法，其特征在于，

所述钻头单元（6）的制备方法： 钻头单元（6）的地质钻刀头由外侧刀头（1）和内侧刀头（2）组成；外侧刀头（1）在热压成截面为台阶分层刀头时，外表面为台阶分层弧形外侧面（5），内表面为平弧面；内侧刀头（2）在热压成截面为台阶分层刀头时，内表面为台阶分层弧形内侧面（4），外表面为平弧面；外侧刀头（1）和内侧刀头（2）在热压成形时之间放入石模间短圆棒，横向加压，热压成形后形成喷水口（3）；

所述地质钻的连接方法：钻头单元（6）与地质钻钢体（8）连接采用高频焊接、激光焊接、磨擦焊接或热压烧结。

9.根据权利要求8所述的的方法，其特征在于，所述热压烧结方法为：将钻头单元（6）、过渡层（7）放入石墨模具（9-2）中，将地质钻钢体（8）套入石墨模芯（9-4）上，上、下石墨电极压块（9-1、9-3）与电源连通，石墨模芯（9-4）与石墨模具（9-2）形成热压烧结，钻头单元（6）与地质钻钢体（8）通过过度层7用热压机烧结成一个整体。

10.采用权利要求8所述的方法，其特征在于，采用刀头和钢体通过中间过度层用于热压烧结连结成一个整体： 

（1）热压烧结模具包括石墨模具（9-2），上、下石墨电极压块（9-1、9-3），石墨模芯（9-4），石墨模具（9-2）分底模和型模，底模设有中心孔；先将石墨模具（9-2）放在下石墨电极压块（9-3）上；

（2）先装石墨模芯（9-4）与底模中心孔校正配合到位，再打开；

（3）在底模上均匀放入几组已烧结好的刀头，一组刀头即钻头单元分外侧刀头（1）和内侧刀头（2）；

（4）插入型模； 

（5）在每组钻头单元的外侧刀头（1）和内侧刀头（2）之间放入冷却层水口石墨块和若干根石模短圆棒； 

（6）在外侧刀头（1）和内侧刀头（2）上方放入圆环型过度层（7）；石模短圆棒穿过过度层（7）；

（7）再在过度层（7）上放入地质钻钢体（8）；地质钻钢体（8）上预先加工好冷却水路（10）、外水槽（11）和内水槽（12），每组钻头单元连接工位之间设有外水槽（11）和内水槽（12）；石模短圆棒插入地质钻钢体（8）上钻头单元连接工位中的冷却水路（10）中；

（8）放入外圆涂覆过耐高温保温材料的石墨模芯（9-4）；

（9）装组装好的模具及预制件放入真空热压机热压烧结整体成形；

热压温度为850度，压力为180KN，保温保压2分钟，降温降压至不发生钢体氧化之温度即可关闭真空出炉，自然冷却至室温脱模。