[实用新型]一种低切削阻力曲面结构聚晶金刚石复合片

说明书

技术领域

本实用新型涉及切削工具领域，其具体涉及一种低切削阻力曲面结构聚晶金刚石复合片。

背景技术

聚晶金刚石复合片（以下简称为PDC）自问世以来，以其超高的硬度和耐磨性等突出性能，被视为较理想的钻进材料和切削加工材料等。目前，PDC作为超耐磨切削元件已在牙轮钻头、固定齿钻头等工具中使用，其广泛应用于石油天然气钻探、煤炭开采等钻采业领域。随着钻采业的发展，对钻探工具的钻进效率、耐磨性、抗冲击性等提出更高需求。因此，PDC作为钻采工具的主要切削元件，其需更高的耐磨性、抗冲击性以及耐热性等，才能满足于市场需求。其中，改善聚晶金刚石（以下简称为PCD）层的上表面结构是提高PDC的耐磨性、抗冲击性以及降低切削阻力的重要途径之一。

目前，钻采业钻头用PDC切削元件一般采用平面PCD层和球头形、锥形头等异形PCD层。上述PDC在实际钻探使用中，平面结构PDC的钻进切削阻力较异形结构PDC小，但其易出现PCD层边缘崩刃甚至脱层等现象；异形结构PDC虽然改善PCD层崩刃或脱层问题，但在使用中钻进切削阻力较大，钻进效率低等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于通过改善PCD层上表面结构，提供一种降低切削阻力的曲面结构聚晶金刚石复合片，使得此类PDC在使用中延长钻头寿命，提高钻进工作效率以及钻井平台的操作平稳性。

本实用新型采用以下具体方案：一种低切削阻力曲面结构聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和粘结在聚晶金刚石层下方的硬质合金基体；所述聚晶金刚石层为曲面结构；所述曲面结构为两斜面成一定夹角构成的屋脊形。

进一步，所述的两斜面间的夹角为80°~179°。

进一步，所述的两斜面之间以弧面或非弧面过渡。

进一步，所述的聚晶金刚石层设有倒角或不设倒角。

进一步，所述的聚晶金刚石层的厚度至少为1.0mm。

进一步，所述的聚晶金刚石层设有无低熔点金属层或不设无低熔点金属层。

进一步，所述的聚晶金刚石层与硬质合金基体之间的粘接面为平面、凸起或沟槽。 

本实用新型的有益效果为：本实用新型利用此类曲面结构聚晶金刚石复合片，较之平面结构以及球头形、锥形头等异形结构的聚晶金刚石复合片，在实际用于钻头钻进过程中曲面结构上不存在受力集中区域且切削锋利，达到提高钻头钻进效率和钻井平台的操作平稳性，大幅度降低复合片的聚晶金刚石层崩刃或脱层现象，而从另一面也起到了延长钻头寿命的作用。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如附图1、图2所示，本实用新型包括聚晶金刚石层100及与其相粘结的硬质合金基体105，聚晶金刚石层100是由两斜面101、101’成一定夹角构成的屋脊形状曲面结构，两斜面101、101’间以一定半径的弧面102过渡相连。此外，聚晶金刚石层100存在一定的倒角103和脱低熔点金属层104。

实施例1：

本实施例的PDC直径为13.44 mm，总高度为13.2 mm。此曲面结构聚晶金刚石层的制造工艺采用直接烧结成型方法。此曲面结构的两斜面间夹角为169.5°，两斜面间过渡弧面半径为2.87 mm，倒角为0.25 mm，最低聚晶金刚石层厚度为1.98 mm。硬质合金基体采用凸起表界面。上述曲面结构聚晶金刚石复合片的PCD层经混合酸将部分或全部低熔点金属脱去，厚度约为225 μm。此曲面结构聚晶金刚石复合片与同尺寸的平面结构聚晶金刚石复合片进行实验室对比试验。试验结果表明，此曲面结构聚晶金刚石复合片的切削阻力远远小于对照实例，且递增幅度较小。同时，与对照实例相比，此曲面结构聚晶金刚石复合片的耐磨性、抗冲击性分别提高约50 %和600 %。

实施例2：