[发明专利]一种焊接式钻头的环形胎体及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及钻头的环形胎体的制作方法，具体涉及一种焊接式钻头的环形胎体及其制作方法。

背景技术

金刚石钻头在我国已有近60年的发展历程，目前已广泛运用于勘探、石材加工、玻璃加工等行业，品类繁多、尺寸形貌各异。金刚石钻头由胎体与带螺纹的钻头基体连接构成，目前，制作金刚石钻头的方法主要有：中频热压烧结法、电阻热压烧结法、电镀法、焊接法等。

随着焊接技术的不断革新与进步，因其自动化程度高、连接强度好、产品尺寸范围跨度大等优势，独立制作金刚石胎体再经焊接制作金刚石钻头的焊接法愈加的受到青睐。但现有单独形成胎体上的工作齿后再经焊接得到的胎体存在抗弯折能力较低、圆周跳动尺寸范围较高、取芯成型质量较差等不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焊接式钻头的环形胎体及其制作方法。由该方法制得的环形胎体抗弯折能力高、圆周跳动尺寸范围较高、取芯成型质量高，而且成品率高。

本发明所述的焊接式钻头的环形胎体的制作方法，该环形胎体呈环形结构，包括与钻头的基体相连接的工作齿和水口块，所述工作齿于基体上圆周均布，所述水口块设于相邻两个工作齿之间，所述工作齿由上至下包括工作层、过渡层和焊接层，具体的制备方法包括以下步骤：

1)根据具体钻进对象确定工作齿的工作层、过渡层和焊接层的配方以及水口块的配方，将各配方分别混料，分别得到工作料、过渡料、焊接料和水口料；

2)获得工作齿冷压坯；

3)将工作齿冷压坯均匀放置于环形成型模具中，在相邻两个工作齿之间填充水口料，然后将填充有水口料的环形成型模具置于烧结炉中进行热压烧结，即得到所述的焊接式钻头的环形胎体；其中，在填充水口料时，按设计要求用量的110-160wt％的投料量进行过饱和填充。

上述制作方法的步骤2)中，可以通过以下两种方法之一获得工作齿冷压坯：

①按焊接料、过渡料和工作料的先后顺序依次填充于冷压模具中，然后置于冷压成型机中冷压成型，得到工作齿冷压坯；

②将焊接料、过渡料和工作料分别通过冷压成型获得工作层冷压坯、过渡层冷压坯和焊接层冷压坯，然后按焊接层冷压坯、过渡层冷压坯和工作层冷压坯的先后顺序由下至上依次叠放，得到工作齿冷压坯。

上述制作方法的步骤3)中，所述水口料的填充方式可以是直接填充水口料；也可以是将水口料制成颗粒，然后填充这些颗粒；还可以是将水口料冷压成水口块冷压坯，然后再填充水口块冷压坯。

申请人的试验表明，在填充水口料时，采用过饱和填充水口料的方式可以有效提高成品率，当采用前述限定用量的过饱和填充水口料时，成品率较按设计要求用量进行填充提高20％以上；进一步优选按设计要求用量的120-150％的投料量进行过饱和填充。

本发明所述制作方法中涉及的冷压工艺与现有技术相同，具体的，冷压时的压力为8-15MPa，保压时间为3-10s。

本发明所述制作方法中涉及的热压工艺与现有技术相同，具体的，热压时的温度为780-900℃，压力为25-40MPa，保压时间为5-10min。

进一步地，本发明所述制作方法中，在填充完水口料之后、进行烧结之前，还包括在水口料投料部位预置水槽造型条的步骤，从而使得在完成烧结后节省在胎体上加工水槽的步骤。

进一步地，本发明所述制作方法中，在完成工作齿冷压坯均匀放置于环形成型模具中之后、在相邻两个工作齿之间填充水口料之前，还包括在水口料投料部位预置底喷造型条的步骤，从而斂是在完成烧结后节省胎体上加工底喷孔的步骤。

本发明还包括由上述方法制作得到的焊接式钻头的环形胎体。

与现有技术相比，本发明的特点在于：

1、采用将构成环形胎体的各工作齿及水口块单次独立烧结成型的工艺，同一环形胎体上的工作齿质量差异小，可在工作过程中同步磨损消耗，所制造钻头工作稳定性高，同批次工作寿命相近；与单独制作工作齿再得到胎体的方法相比，所得环形胎体的力学分散性好，抗弯折能力高，可制作更高工作层的环形胎体来提升所制造钻头的工作寿命；

2、采用将构成环形胎体的各工作齿及水口块单次独立烧结成型的工艺，外径成型精度由模具决定，内径精度与质量由模芯决定，与单独制作工作齿再得到胎体的方法相比，所得环形胎体可避免设备因素造成的圆周跳动，同批次外径范围变动小，整体钻进成孔质量好；并可避免设备因素造成的内径偏差，取芯成型质量高；