[实用新型]一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头

说明书

本实用新型具体是一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，解决了现有热压孕镶金刚石钻头使用中存在钻进效率低、使用寿命短的问题。一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，支撑体的顶端部固定有胎体，胎体是由从外到内分布的外胎体、中胎体和内胎体组成的，外胎体和内胎体内均设置有金刚石I；中胎体内设置有M形金刚石组，每个M形金刚石组是由若干M形金刚石组本体组成的，每个M形金刚石组本体是由位于M的五个端点且粒径各异的五种金刚石组成的。本实用新型实现了提高钻进效率的目的，同时结构牢固可靠，避免了孔径变化、卡钻、工作不稳定的问题，有效保证了取芯作业的质量，具有使用寿命长、制造成本低的优点。

技术领域

本实用新型涉及地质勘察工程用钻头，具体是一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头。

背景技术

在地质勘察工程中，孕镶金刚石钻头是常用的一种钻头，钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒，在钻进时胎体磨损，金刚石不断出露从而达到克取岩石的目的。

然而实践表明，现有的热压孕镶金刚石钻头由于胎体内的金刚石是随机分布的，容易出现金刚石堆积或空白区，在使用中存在以下问题：一是在金刚石密集区，金刚石的密度高，容易被抛光，导致钻头打滑，影响钻进效率，同时由于金刚石的堆积，降低了胎体对金刚石包镶的牢固程度，容易出现掉粒，金刚石的脱落又进一步加剧了对胎体的磨损，影响钻头的使用寿命；二是在金刚石稀疏区，金刚石的密度低，单粒金刚石所承受的外力大，易发生崩裂现象，同样影响勘察作业的钻进效率；三是由于金刚石分布不均匀，容易出现胎体拉槽的现象，也会降低胎体对金刚石的包镶程度，进而影响钻头的钻进效率。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有热压孕镶金刚石钻头使用中存在钻进效率低、使用寿命短的问题，提供了一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，包括支撑体，支撑体的顶端部固定有环状的胎体，胎体是由从外到内分布的外胎体、中胎体和内胎体组成的，外胎体和内胎体内均设置有沿圆周方向均匀分布的金刚石I；中胎体内设置有圆周分布且水平放置的M形金刚石组，每个M形金刚石组是由上下分布的若干M形金刚石组本体组成的，每个M形金刚石组本体是由位于M的五个端点且粒径各异的金刚石I、金刚石II、金刚石III、金刚石IV、金刚石V组成的。

本实用新型中外胎体和内胎体内部金刚石均匀排列成圆形，使胎体内外两层金刚石密度相同，防止胎体内外磨损出现差异，杜绝了胎体顶端变形为圆弧形或锥形的非正常磨损现象，进而克服了非正常磨损导致的孔径变化、卡钻的问题；此外，由于岩体中硬质点分布情况复杂，存在结晶颗粒分布不均匀的工况，钻头的中胎体采用粒径各异的五种金刚石，能够防止因金刚石粒径单一带来的钻头工作不稳定情况的出现；而且将五种金刚石排列成M形，避免了胎体中出现金刚石堆积区和空白区，降低金刚石密度的同时提高了单粒金刚石破碎岩石的能力。克服了现有热压孕镶金刚石钻头使用中存在钻进效率低、使用寿命短的问题。

钻头采用如下步骤进行制备：a、利用排布技术将金刚石I、金刚石II、金刚石III、金刚石IV、金刚石V定位排布在胎体薄片上；b、将多块排布有混合目数金刚石的胎体薄片压制成胎体；c、在石墨磨具内采用热压烧结工艺对胎体和预制的支撑体进行组装连接，制成成品。该方法先制备易进行金刚石排布操作的胎体薄片，再用胎体薄片压制成胎体，能够确保胎体内的金刚石按照设计要求排布，提高了加工精度，进而确保了钻头的使用性能；采用热压烧结工艺对支撑体和胎体进行组装连接，大大增加了两者连接处的结构强度，防止两者连接处在钻头使用过程中产生应变甚至断开，确保了钻头的结构牢固性。

外胎体和内胎体内金刚石I的分布密度相同，且均大于中胎体内金刚石I、金刚石II、金刚石III、金刚石IV、金刚石V五种金刚石总和的分布密度。

外胎体和内胎体内紧密排列的金刚石能够有效减缓内外胎体的磨损速度，进而延长钻头的使用寿命。