[实用新型]一种抗冲击聚晶金刚石复合齿

说明书

本实用新型涉及一种抗冲击聚晶金刚石复合齿，包括硬质合金基体和表层金刚石层，所述表层金刚石层固设在硬质合金基体的上端，与所述表层金刚石层结合的硬质合金基体的结合面上均匀设置若干个凹陷，所述凹陷内填充结合金刚石层。本实用新型针对复合齿在使用过程中因金刚石层冲击破碎或疲劳失效剥落而过早失效的问题，以硬质合金作为基础框架，以聚晶金刚石作为工作元件，使复合齿既具有硬质合金的抗冲击性能优势，又具有金刚石耐磨性。即使表层金刚石层被磨削掉或疲劳失效剥掉，露出金刚石和硬质合金的结合体，此时金刚石复合齿依然可以继续工作，大幅提升了复合齿的使用寿命，达到耐磨和冲击匹配性更佳的目的。

技术领域

本实用新型属于超硬复合材料技术领域，更具体地，涉及一种抗冲击聚晶金刚石复合齿。

背景技术

金刚石复合齿是经高温超高压烧结工艺制成的由金刚石层和硬质合金基体组成的复合材料。由于它既具有天然金刚石的硬度与耐磨性，同时又兼具硬质合金的强度，故金刚石复合齿在石油、地质勘探开采中获得广泛应用。

在地下资源钻探工程中，最常见的钻井钻头有三牙轮钻头和聚晶金刚石复合片钻头两种，由于金刚石复合齿单价较高，因此在三牙轮钻头或混合钻头上使用时，是和硬质合金齿混合布齿，只在关键部位布上一定比例的金刚石复合齿，以提高钻头耐磨性；由于金刚石材料特性，常规复合齿抗冲击性能低于硬质合金。金刚石复合齿用在矿山开采、巷道掘进以及“打炮眼”等方面，目前存在的主要问题仍是抗冲击性能不足的问题，失效的主要形式为金刚石层崩块、碎齿为主，如能进一步提高复合齿的抗冲击性能，在矿用领域的应用范围将更广，使用寿命将更久。

现有技术公开了申请号为：201721121217.3的一种抗冲击型金刚石复合片，包括金刚石层和硬质合金基体，其中，与金刚石层结合的所述硬质合金基体的结合面具有至少3个同心圆台面，同心圆台面由所述结合面的中心向结合面的边缘依次形成台阶，除直径最小的同心圆台面之外的其他同心圆台面的表面设置有从结合面的中心向边缘延伸的凹槽，金刚石层和硬质合金基体之间还设置有缓冲层。该方法通过在结合面设置同心圆台面以及同心圆台面上的凹槽，提高金刚石层和硬质合金基体之间的结合力并减小金刚石层和硬质合金基体之间的残余应力，同时，在金刚石层和硬质合金基体之间设置缓冲层使得金刚石层和硬质合金基体之间的残余应力最小化，从而使得金刚石复合片具有优异的抗冲击性能。虽然此复合片结构复杂，抗冲击性得到一定程度的提高，但是仍然存在金刚石层崩片的风险，从而使整个复合片失效。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种抗冲击聚晶金刚石复合齿，该复合齿在保持金刚石耐磨性的同时，能进一步提升复合齿的抗冲击性能，达到耐磨和冲击匹配性更佳的目的，大幅提升复合齿的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种抗冲击聚晶金刚石复合齿，包括硬质合金基体和表层金刚石层，所述表层金刚石层固设在硬质合金基体的上端，与所述表层金刚石层结合的所述硬质合金基体的结合面上均匀设置若干个凹陷，所述凹陷内填充结合金刚石层。

进一步地，所述表层金刚石层厚度为0.1-5mm。

进一步地，所述凹陷为圆孔或条形凹槽。

更进一步地，所述圆孔的深度为0.1-5mm，直径为1-5mm。

更进一步地，所述条形凹槽的深度为0.1-5mm，宽度为1-5mm。

进一步地，所述硬质合金基体和表层金刚石层均为圆柱体，所述表层金刚石层的上端外缘设置有凸形曲面的切削刃，所述表层金刚石层的凸形曲面分别与表层金刚石层上端面和下端外壁光滑过渡连接。

进一步地，所述表层金刚石层与硬质合金基体的结合面为圆锥面，所述表层金刚石层的上端面为圆锥面，所述表层金刚石层的下端与硬质合金基体的上端面光滑过渡连接。