[发明专利]一种基于4D打印技术的钻孔劈裂器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于4D打印技术的钻孔劈裂器，包括钻杆和金刚石钻头，金刚石钻头设置在钻杆前端，钻杆中设有沿轴向贯穿的液体流道，液体流道供冷却介质流通至金刚石钻头底部，其特征在于：还包括若干劈裂单元，劈裂单元包括推力弹簧和电热丝，推力弹簧采用形状记忆合金制备，推力弹簧中设有螺旋通道，电热丝设置在螺旋通道内，钻杆侧面上设有数量与劈裂单元一致的圆柱销孔，每一劈裂单元的推力弹簧对应设置在每一圆柱销孔内，每一推力弹簧中所设电热丝的导线均外接电源；

所述钻杆中设有沿其末端向下延伸的布线通道，每一推力弹簧中所设电热丝的导线均通过布线通道外接电源；

所述钻杆采用钛合金制备，且制备钻杆的钛合金为TC4合金或TiAl合金；

所述推力弹簧采用Au-Cd合金、Ag-Cd合金、Cu-Zn合金、Cu-Sn合金、NiAl合金、Fe-Pt合金、Ti-Ni合金、Ti-Ni-Pd合金、Ti-Nb合金、U-Nb合金和Fe-Mn-Si合金中的一种制备；

基于4D打印技术的钻孔劈裂器的制备方法包括以下步骤：

S1、利用三维建模软件对钻杆进行建模，采用4D打印设备将TC4合金粉末或TiAl合金粉末按钻杆的三维数字模型打印成型，取出后进行固溶时效处理；

S2、利用三维建模软件对推力弹簧进行建模，采用4D打印设备将Au-Cd合金粉末、Ag-Cd合金粉末、Cu-Zn合金粉末、Cu-Sn合金粉末、NiAl合金粉末、Fe-Pt合金粉末、Ti-Ni合金粉末、Ti-Ni-Pd合金粉末、Ti-Nb合金粉末、U-Nb合金粉末和Fe-Mn-Si合金粉末中的一种按推力弹簧的三维数字模型打印成型；

S3、将热处理后的钻杆与金刚石钻头进行装配；

S4、将电热丝装配至推力弹簧中的螺旋通道内，随后将每一推力弹簧分别置于钻杆上的每一圆柱销孔内，并将每一推力弹簧中所设电热丝的导线通过钻杆中的布线通道与外部电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于4D打印技术的钻孔劈裂器，其特征在于：所述圆柱销孔在钻杆侧面上沿其径向向内延伸，圆柱销孔在钻杆轴向上的投影重合且等间距分布。

3.根据权利要求2所述的一种基于4D打印技术的钻孔劈裂器，其特征在于：所述圆柱销孔的数量为3-5个。