[发明专利]一种地质勘探用胎体含气孔孕镶金刚石钻头及制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻头及制造工艺，具体涉及一种地质勘探用胎体含气孔孕镶金刚石钻头及制造工艺。

背景技术

目前，常规孕镶金刚石钻头对于极坚硬、弱研磨性打滑地层，胎体工作层金刚石不易出刃，导致钻进速度极慢甚至不进尺，钻进效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种适应于极坚硬、弱研磨性打滑地层，可提高钻进速度和钻进效率的地质勘探用胎体含气孔孕镶金刚石钻头及制造工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明之地质勘探用胎体含气孔孕镶金刚石钻头，包括钢体和胎体，所述胎体位于钢体上，所述钢体上设有内水槽、水口、外水槽，所述胎体中设有金刚石和气孔。

胎体分工作层和非工作层，工作层是指胎体中含有金刚石的部分，在钻头钻进时起克取岩石的作用；非工作层是指连接工作层与钢体的部分。

进一步，所述气孔呈球状，直径大小为0.3～1.0mm，均匀分布在胎体工作层中。

进一步，气孔总体积占胎体工作层总体积10～30%。

本发明之地质勘探用胎体含气孔孕镶金刚石钻头的制造工艺，包括以下步骤：

（1）将发泡材料按发泡材料与甘油的质量比为1.7～2.8:1的比例加入甘油中，搅拌均匀；

（2）加入胎体配方粉料、金刚石，其中，胎体配方粉料为：按质量比计，青铜粉:铁粉:锡粉:镍粉:锰粉=64～66:14.5～15.5:8.5～9.5:7.5～8.5:3（优选65:15:9:8:3），所加胎体配方粉料与发泡材料的质量比为60～88:1，胎体配方粉料与金刚石的质量比为8.5～9.5:1（优选9:1），搅拌均匀，得混合料；

（3）将混合料装入钢模内，压制成所需形状，压制完成后，组装，烧结，得半成品，后续车加工丝扣、刨铣内外水槽、外观处理后即为出厂成品。

进一步，发泡材料为NaHCO₃或（NH₄）₂SO₄。

进一步，金刚石的粒径为30～40目。

进一步，烧结的温度为850-900℃（优选875℃），烧结的时间为10-20分钟（优选12分钟）。

组装，是指将石墨模具、石墨模芯、石墨底环、水口石墨塞等配套组装好，放入压制完成的胎体工作层成型块，在形成的空间内【即模具内壁、模芯外壁】粘贴内外保径聚晶、合金，然后盖非上工作层粉料，最后将钢体置于非工作层之上套进模具模芯。

本发明在设计孕镶金刚石胎体中采用无骨架材料配方且加入发泡材料，在烧结过程中胎体产生球状气孔。

本发明胎体含气孔孕镶金刚石钻头，在钻进过程中随压力增大，胎体产生细微体积破碎，旧金刚石及时脱落，新金刚石不断露出，从而提高钻进速度和钻进效率。

附图说明

图1 为本发明之地质勘探用胎体含气孔孕镶金刚石钻头的结构示意图；

图2 为沿图1中沿Ⅰ-Ⅰ线的剖视图；

图中：1、胎体，2、内水槽，3、水口，4、外水槽，5、钢体，6、金刚石，7、气孔。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参照附图，本实施例之地质勘探用胎体含气孔孕镶金刚石钻头，包括钢体5和胎体1，所述胎体1位于钢体5上，所述钢体5上设有内水槽2、水口3、外水槽4，所述胎体1中设有金刚石6和气孔7。

本实施例中，所述气孔呈球状，直径大小为0.3～0.8mm，均匀分布在胎体工作层中。其中，气孔总体积占胎体工作层总体积12.3%。

以75/49绳索钻头8mm工作层胎体为例。

制造工艺，包括以下步骤：

（1）称取NaHCO₃ 1.6g，甘油0.9g，将所称取的NaHCO₃加入甘油中，搅拌均匀；

（2）加入胎体配方粉料96.3g，金刚石10.7g（GE960，粒径30～40目）；其中，胎体配方粉料为：按质量比计，663青铜粉:铁粉:锡粉:镍粉:锰粉=65:15:9:8:3，搅拌均匀，得混合料；

（3）将混合料装入钢模内，压制成所需形状（压制压强2000～3000牛顿/平方厘米），压制完成后，组装，烧结，烧结的温度为875℃，烧结的时间为12分钟，得半成品，后续车加工丝扣、刨铣内外水槽、外观处理后即为出厂成品。