[发明专利]一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法

说明书

本发明公开了一种3d打印技术PDC钻头，包括PDC钻头主体以及连接在PDC钻头主体上部的PDC钻头上体，PDC钻头上体的外部隔段分布有多个刀翼，相邻两个刀翼之间均形成排屑槽，PDC钻头主体的下端连接有钻头接头；本发明还公开了一种3d打印技术PDC钻头的制造方法，包括三维建模、3d打印、烧结装料以及加工成品的步骤；本发明涉及的3d打印技术PDC钻头强度较高，使用寿命长，可以对井底岩屑清理的更加干净、迅速，从而提高机械转速，提高工程效率；其制造方法相比现有技术的精确度大大提高，实现了省料省时，快速成模，采用3d打印技术相比手工刻模的效率得到很大提高，工期大大缩短，可达到标准要求。

技术领域

本发明涉及钻头技术领域，具体为一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法。

背景技术

石油钻井过程中，PDC 钻头由于具有使用寿命较长、钻进速度较快等特性而被广泛应用，PDC 钻头体主要由与钻杆连接的丝扣、钻头体和焊接在钻头体的刀片三个部分组成，钻头体上设置有喷嘴孔，钻头体是金刚石钻头上起关键作用的部件，目前，PDC 钻头体的制造主要有两种方法，一是采用粉末冶金与钢体经模具组合烧结而成，另一种是采用圆钢经锻造车铣加工而成，再将切削齿镶嵌在钻头体上，属于“减材制造”的机械生产方法；以上两种方法大多数都是采用手工刻模，效率低且工期长，累计误差较大、远离设计标注，无法达到标准要求，而且现有的PDC钻头的强度较低、使用寿命大大缩短，对于井底岩屑的清理效率低；为此，我们提出一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3d打印技术PDC钻头及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3d打印技术PDC钻头，包括PDC钻头主体以及连接在PDC钻头主体上部的PDC钻头上体，所述PDC钻头上体的外部隔段分布有多个刀翼，相邻两个刀翼之间均形成排屑槽，所述刀翼的侧边上端均设置有喷嘴，所述刀翼上均分布有PDC复合片齿孔，所述刀翼的外侧下部分均设置有钻头装配保径，所述PDC钻头主体的下端连接有钻头接头。

优选的，所述PDC钻头主体以及PDC钻头上体均设置为42CrMo材料。

优选的，所述刀翼均沿顺时针方向呈曲弯设置，所述刀翼均设置为PDC复合片。

优选的，所述钻头装配保径均为TSP聚晶保径。

一种如上所述的3d打印技术PDC钻头的制造方法，包括以下步骤：

S1：三维建模：确定数据，并在计算机上建立PDC钻头模具的三维模型；

S2：3d打印：将PDC钻头模具的三维模型导入到3d打印控制软件中，3d打印控制软件对三维模型进行分层处理，再进行PDC钻头模具的打印；

S3：烧结装料：利用砂作为烧结材料，通过激光快速成型打印模具，对烧结后的模具进行固化处理，然后在模具中装入制作PDC钻头的材料；

S4：加工成品：待钻头体成型后取出钻头体、钻通PDC复合片齿孔，利用喷砂机去除烧结出来的钻头体身上的掺杂，再打磨修整片窝，最后加工焊接制得钻头成品。

优选的，所述S3中的烧结材料为陶瓷砂或树脂砂的任意一种。

优选的，所述S3中的打印激光功率为40～60W，预热温度为40～85℃，铺砂厚度0.15～0.35mm，扫描速度2500～3500mm/s。

优选的，所述S3中固化处理的温度控制在120～200℃。