[发明专利]环式金刚石复合材料防磨带的加工方法及模具

说明书

技术领域

本发明是关于一种油田钻井用钻具的制造技术，尤其涉及一种环式金刚石复合材料防磨带的加工方法及模具。

背景技术

目前常规的钻杆接头防磨带在井身结构简单、一般研磨性地层中可以实现防止钻杆接头磨损和保护套管的作用，但在研磨性较强的地层中或井身结构较复杂的井中，常规防磨带的耐磨性已经不能满足使用条件要求，钻杆接头磨损严重，钻杆寿命明显降低；同时常规防磨带对套管的磨损还较严重。鉴于上述公知技术存在的缺陷，一种金刚石复合材料钻杆接头防磨带已研制成功，该防磨带成环状，这种防磨带不仅具有极强的耐磨性，增强了钻杆接头的耐磨能力，同时摩擦系数小，摩擦阻力低，对套管的磨损能力弱，对套管有良好的保护作用。

粉末冶金是金刚石工具制造中应用最广泛的方法，其中多数采用热压法。块状聚晶金刚石的耐热温度最高可达1200℃，而热压法的烧结温度一般在1200℃以上，这对金刚石的性能、寿命等造成严重影响；热压法合成压力一般为15-18Mpa，金刚石表面容易出现微小裂纹，影响材料的正常使用，严重时会使金刚石破损或崩碎；而且热压法也无法实现块状聚晶金刚石的优化有序排布，人工排布好后再烧结也会因为压力过大而使金刚石排序混乱，如果块状聚晶金刚石在防磨带中是随机或无序分布，块状聚晶金刚石就会因为受力不均等原因而造成聚晶金刚石磨损不一致，而出现尖锐棱角，这会造成套管磨损严重，防磨带也易出现剥落掉块而失效。因此有必要提供一种加工方法来实现环式金刚石复合材料防磨带的加工，以及块状聚晶金刚石在这种防磨带中的优化有序排布。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种环式金刚石复合材料防磨带的加工方法及模具，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环式金刚石复合材料防磨带的加工方法及模具，以实现环式金刚石复合材料防磨带的加工和块状聚晶金刚石在防磨带中的优化有序排布，提高防磨带的加工质量和效率，降低加工成本。

本发明的另一目的在于提供一种环式金刚石复合材料防磨带的加工方法及模具，该方法操作方便，省工省时，缺陷少，块状聚晶金刚石排布质量高，成型率好。

本发明的目的是这样实现的，一种环式金刚石复合材料防磨带的加工方法，首先提供一加工模具，该加工模具包括有上模、下模和砂芯，所述下模为圆环体并水平放置在一平台上，下模内同心放置所述砂芯，砂芯与下模内壁形成环形空间，在砂芯的外侧套设一底部设有外缘的第一套筒，所述第一套筒的外缘抵靠于下模内壁，在所述第一套筒外侧且位于所述外缘上方设有一第二套筒，所述第二套筒的外壁抵靠于下模内壁，所述第二套筒与第一套筒之间具有设置多个块状聚晶金刚石的环形间隙；在所述环形间隙上方且位于第一套筒顶部固定设有一套设在砂芯外侧的套环体；所述上模为卡设在下模上方的一环形容器，该环形容器的底面设有多个连通于下模内部的透孔；

所述加工方法包括以下步骤：

(1)拌粉：将防磨基底材料配方中各种粉末按设计含量要求放入混料罐中，混料时间不少于两小时，保证粉末的均匀混合；

(2)清洗:对第二套筒和多个块状聚晶金刚石进行清洗，确保块状聚晶金刚石的外表面和第二套筒的内表面上无影响粘接性能的杂质存在；

(3)粘块：将设计好的块状聚晶金刚石排布方案按实际尺寸制成双面胶条，并将多个块状聚晶金刚石粘接在双面胶条一面的对应位置上；将粘有聚晶金刚石的双面胶条的另一面贴在第二套筒的内表面上；

(4)组装：将粘有聚晶金刚石的第二套筒放入下模中的相应位置，将上述混合好的防磨基底材料粉末倒入下模内，在震动机上震实后，将上模卡设在下模上，并在上模内部放入适量的粘结合金；

(5)烧结：将组装好的模具放入烧结炉中采用无压浸渗工艺进行烧结，得到钻杆接头防磨带；

(6)机加工：将烧结后的防磨带从烧结炉中取出，并对防磨带进行机加工，使防磨带的实用尺寸满足使用要求。

在本发明的一较佳实施方式中，所述块状聚晶金刚石为石油、地质用热稳定聚晶金刚石，其形状为圆柱体、棱柱体、长方体、弧面长方体或长圆形柱体。

在本发明的一较佳实施方式中，所述块状聚晶金刚石在双面胶条上的排布方案为单列、双列或多列排布；

在本发明的一较佳实施方式中，每列上的多个块状聚晶金刚石按等距离设置。

在本发明的一较佳实施方式中，每列上的多个块状聚晶金刚石按等角度设置。

在本发明的一较佳实施方式中，每列上的多个块状聚晶金刚石按交错方式设置。