[实用新型]一种球形表面的金刚石复合片基体

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金刚石复合片基体，具体涉及一种金刚石复合片基体的表面结构。

背景技术

聚晶金刚石复合片是由硬质合金基体和金刚石微粉在高温高压下烧结而成的一种用于石油、天然气钻探或刀具切削等各个领域的新型复合材料。但是，由于硬质合金和金刚石的热膨胀系数、弹性模量等性能参数不同，烧结成的聚晶金刚石复合片内部会出现残余的应力。尽管将聚晶金刚石层和硬质合金连接在一起可以将这两种材料的优点综合在一种单一的产品中，但由于这两种材料物理性质的固有差异，在高温高压烧结过程中，残余的应力分布在硬质合金和金刚石相结合的界面，影响硬质合金基体与金刚石的结合力，且残余应力越大结合力越小。存在残余应力的聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性差，容易导致其崩裂、分层等非正常破坏，严重影响聚晶金刚石的质量。因此，如何提高硬质合金与金刚石的结合力，以提高聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性，进而提高聚晶金刚石的质量，是本领域技术人员亟需解决的问题。

通过国内检索发现以下专利与本实用新型有相似之处：

申请号为201220746549.1，名称为“一种金刚石复合片基体”的实用新型，此实用新型提供了一种金刚石复合片基体，尤其一种不同的复合面结构的金刚石复合片基体，由圆柱主体和其上的圆台组成，圆台被若干条平行、等宽、等深的凹槽纵横交错切割成均匀分布的若干凸齿，其中位于圆台中间的若干凸齿为方形凸齿，圆台边缘凸齿不完整且近似三角状；三角状凸齿高度低于方形凸齿；这些独特设计使基体具有较强的抗剥落和抗掉边的能力，具有较强的复合强度，同时便于压制成型和脱模。

此实用新型虽然也是圆柱状的主体，且有若干条平行、等宽、等深的凹槽纵横交错，但由于此实用新型主体上方是圆台，圆台的顶部是平面的。而本实用新型主体的上方是球冠状的凸块，凸块的顶部是球面的，能使聚晶金刚石层形成中间薄，边缘厚的圆弧形薄板结构。此薄板结构能分散由结合面引起的局部应力集中,并且能有效降低复合片金刚石层轴向拉应力,提高复合片的抗断裂能力。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：由于硬质合金和金刚石的热膨胀系数、弹性模量等性能参数不同，烧结成的聚晶金刚石复合片内部会出现残余的应力，导致聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性差，容易导致崩裂、分层等非正常破坏。而提出一种表面为球面且开有直槽的基体，来分散残余的应力，提高复合片的抗断裂能力。

针以上述问题，本实用新型提出的技术方案是：一种球形表面的金刚石复合片基体，包括圆柱状的主体，还包括球冠状的凸块，在凸块的表面开有直槽，直槽由横向的直槽和纵向的直槽组成，横向的直槽与纵向的直槽垂直，在横向的直槽和纵向的直槽之间形成有凸齿。

进一步地，凸块的形状为球冠，凸块底部的圆的直径与圆柱状的主体的直径相同；凸块的表面为球面的一部分，，球面的半径为圆柱状的主体的半径的2-4倍。

进一步地，在凸块的表面开有横向的直槽，横向的直槽的条数为2-20，横向的直槽的宽度为0.5-2mm,横向的直槽的深度为0.3-1mm，每两条相邻的横向的直槽的间距相同。

进一步地，在凸块的表面开有纵向的直槽，纵向的直槽的条数与横向的直槽的条数相同，纵向的直槽的宽度与横向的直槽的宽度相同，纵向的直槽的深度与横向的直槽的深度相同，每两条相邻的纵向的直槽的间距相同。

进一步地，横向的直槽的截面形状与纵向的直槽的截面的截面形状是相同的，且直槽的截面的侧边与直槽的截面的底部的连接是采用圆弧过渡或尖角过渡。

进一步地，直槽的截面的形状是方形、梯形、U形、V形、圆弧形或多边形中的一种。

进一步地，主体、凸块和凸齿是一个整体，每个凸齿的顶部在同一球面上。

本实用新型的优点是：

1.由于基体的表面为球面，使得聚晶金刚石层形成中间薄，边缘厚的圆弧形薄板结构。根据工程力学的薄板理论，这种中间薄、边缘厚的圆弧形界面结构形式不仅可以分散由结合面引起的局部应力集中,并且能有效降低复合片金刚石层轴向拉应力,提高复合片的抗断裂能力。

2.平面界面的复合片在烧结过程中中间部分所受压力偏低，球面的结构使复合片中部可压缩的金刚石粉的量减少，从而增加复合片中部的压力，进而提高其耐磨性。

3）球面的凸块上纵横分布的直槽增加了复合片金刚石层与基体的接触面积，可提高金刚石与基体的结合强度，使得金刚石层不易从基体上脱落。

附图说明

图1为本实用新型的剖视示意图；

图2为图1的局部放大图；