專利名稱：一種孕鑲金剛石塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油、地質(zhì)鉆井鉆頭用切削元件。
背景技術(shù)：
目前，孕鑲金剛石工具廣泛用于石材加工和石油、地質(zhì)硬巖鉆井，取得了好的使用效果。已有的金剛石孕鑲塊主要為1.用于石材鋸的刀頭或節(jié)塊，以長方體為基本形，把長方體的兩個平行面改為與鋸的直徑相匹配的圓弧面，為提高鋸切效率，在刃口縱向分層或形成波浪狀，為降低鋸切阻力，在刀頭兩側(cè)開槽。2.用于取心鉆頭上的孕鑲塊，為兩平行面與取心鉆頭匹配圓弧面的近似長方體，為提高鉆井時效在頂部設(shè)計倒角、分層、周向開槽、 尖齒、球頂齒、徑向開槽，為減小阻力，在內(nèi)外壁設(shè)計溝槽，為增強焊接強度，增大焊接平面、 設(shè)計成角形焊口。這些刀頭或孕鑲塊用于金剛石孕鑲鉆頭上，由于長方體的尖角處有應(yīng)力集中現(xiàn)象，且焊接面積偏小，存在的缺點是焊接強度較低，易掉切削元件，影響鉆頭壽命和使用效果。且這些刀頭、節(jié)塊和孕鑲塊都是針對某系列產(chǎn)品設(shè)計的，不具有通用性。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決已有的金剛石孕鑲塊的焊接強度較低，用于金剛石孕鑲鉆頭上易出現(xiàn)掉切削元件事故的問題，提供焊接強度高的金剛石孕鑲塊。本實用新型的目的就是為提供一種孕鑲金剛石塊。為實現(xiàn)上述目的，一種孕鑲金剛石塊由金剛石顆粒、基體粉料和焊劑混合燒結(jié)而成，由工作端、焊接端和焊接背組成。一種孕鑲金剛石塊以長方體為主體，焊接端為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、棱臺、棱臺和部分圓柱體、弧臺(即臺體的母線為弧線)或弧臺和部分圓柱體的組合體，焊接背為圓柱體的一端與半圓柱體的組合體，工作端為長方體的一端、長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、棱臺、棱臺和部分圓柱體、弧臺、弧臺和部分圓柱體、波紋體或錐紋體的組合體。金剛石顆粒為天然金剛石、熱穩(wěn)定人造聚晶金剛石 (TSP)、人造金剛石顆粒。采用這種結(jié)構(gòu)后，新型一種孕鑲金剛石塊的焊接端的半圓柱體、部分圓柱體、棱臺、弧臺結(jié)構(gòu)和焊接背的半圓柱體結(jié)構(gòu)，增大了焊接面積，減少或消除了因長方體的尖角引起的應(yīng)力集中，有利于提高金剛石孕鑲塊與鉆頭體之間的焊接強度。焊接端的半圓柱體、棱臺和弧臺結(jié)構(gòu)有利于一種孕鑲金剛石塊在鉆頭上加密布置。工作端半圓柱體、部分圓柱體、 棱臺、弧臺、波紋體和錐紋體結(jié)構(gòu)，可增強鉆頭的工作平穩(wěn)性、減少開刃時間和提高速度。孕鑲塊還可采用分層、布孔、混合易損材料等結(jié)構(gòu)提高鉆進速度。

圖1 一種孕鑲金剛石塊結(jié)構(gòu)示意圖一圖2—種孕鑲金剛石塊結(jié)構(gòu)示意圖二圖3—種孕鑲金剛石塊結(jié)構(gòu)示意圖三[0009]圖4 一種孕鑲金剛石塊結(jié)構(gòu)示意圖四圖5—種孕鑲金剛石塊結(jié)構(gòu)示意圖五圖6 —種孕鑲金剛石塊鑲裝示意圖圖中1.工作端，2.焊接端，3.焊接背，4.基體。
具體實施方式
下面結(jié)合圖對本實用新型做進一步的詳細說明。實施方式一如圖1所示的一種孕鑲金剛石塊由工作端1，焊接端2，焊接背3組成，以長方體為主體，焊接端2為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體的組合體，焊接背3 為長方體的一端與半圓柱體的組合體，工作端1為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體的組合體。焊接端2和焊接背3的半圓柱體和1/4球體的弧面增大了焊接面積，消除了長方體的尖角處的應(yīng)力集中，能夠有效增加孕鑲塊的焊接強度。焊接端2的圓柱體和球體結(jié)構(gòu)有利于一種孕鑲金剛石塊在鉆頭上加密布置。工作端1的半圓柱體和1/4球體的組合體結(jié)構(gòu)可增加鉆頭的工作穩(wěn)定性，減少開刃時間和提高速度。一種孕鑲金剛石塊可為金剛石顆粒均勻分布型、粗粒度與細粒度互層型、高濃度與低濃度互層型、有金剛石層與無金剛石層互層型，互層為兩種不同材料層互相交替。圓柱面和球面半徑R為2 30mm，高H為4 IOOmm0實施方式二 如圖2所示的一種孕鑲金剛石塊，與實施方式一的圖1所示孕鑲塊的區(qū)別在于工作端1為長方體的一端。實施方式三如圖3所示的一種孕鑲金剛石塊，與實施方式一的圖1所示孕鑲塊的區(qū)別在于焊接端2為長方體的一端與弧臺的組合體，工作端1為長方體的一端與波紋體的組合體。實施方式四如圖4所示的一種孕鑲金剛石塊，與實施方式一的圖1所示孕鑲塊的區(qū)別在于焊接端2為長方體的一端與弧臺和部分圓柱體的組合體，工作端1為長方體的一端與錐紋體的組合體。實施方式五如圖5所示的一種孕鑲金剛石塊，與實施方式一的圖1所示孕鑲塊的區(qū)別在于焊接端2為長方體的一端與棱臺和部分圓柱體的組合體，工作端1為長方體的一端與棱臺的組合體。除實施方式一 五的焊接端2和工作端1的結(jié)構(gòu)外，工作端2還可為長方體的一端與其他形狀或組合形狀的組合體。如圖6所示，一種孕鑲金剛石塊鑲裝到基體4中，焊接端2、焊接背端3，以及工作端1的尾部都與基體焊接，由于這些部位的1/4球面、半圓柱面、部分圓柱面、棱臺面和弧臺面增大了焊接面積，由于圓弧過渡或增大了夾角，減少或消除了應(yīng)力集中現(xiàn)象，焊接強度得到了提高，且有利于加密布置孕鑲塊。工作端1出露于基體4外，由于半圓柱體、部分圓柱體、棱臺、弧臺、波紋體和錐紋體等結(jié)構(gòu)，可增強鉆頭的工作平穩(wěn)性、減少開刃時間和提高工作速度。在現(xiàn)場使用時，一種孕鑲金剛石塊的工作端1與地層或巖石接觸，切削、犁削、磨削或刻劃地層或巖石，在工作過程中要產(chǎn)生較大的力和力矩。由于焊接端2、焊接背3，以及工作端1的半圓柱體、部分圓柱體、1/4球體、棱臺、弧臺的存在，使一種孕鑲金剛石塊能更牢固地焊接到基體4上，可減少或避免掉金剛石孕鑲塊現(xiàn)象，且焊接端2的圓柱體和球體結(jié)構(gòu)有利于一種孕鑲金剛石塊在鉆頭上加密布置，使鉆頭的現(xiàn)場使用壽命大大增長，進尺大大提高。工作端1的半圓柱體、部分圓柱體、棱臺、弧臺、波紋體和錐紋體等結(jié)構(gòu)，增強了鉆頭的工作平穩(wěn)性、減少了開刃時間和提高了破巖速度。由于此種結(jié)構(gòu)孕鑲塊的金剛石鉆頭引入了切削作用，使鉆頭的機械鉆速大幅度提高。
權(quán)利要求1.一種孕鑲金剛石塊，其特征在于由工作端(1)，焊接端⑵和焊接背⑶組成，孕鑲金剛石塊以長方體為主體，焊接端( 為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、棱臺、棱臺和部分圓柱體、弧臺或弧臺和部分圓柱體的組合體，焊接背(3)為圓柱體的一端與半圓柱體的組合體，工作端(1)為長方體的一端、長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、棱臺、棱臺和部分圓柱體、弧臺、弧臺和部分圓柱體、波紋體或錐紋體的組合體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孕鑲金剛石塊，其特征在于一種孕鑲金剛石塊為金剛石顆粒均勻分布型、粗粒度與細粒度互層型、高濃度與低濃度互層型、有金剛石層與無金剛石層互層型。
專利摘要本實用新型一種孕鑲金剛石塊由工作端，焊接端和焊接背組成，其主體為長方體，焊接端為長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、棱臺、棱臺和部分圓柱體、弧臺或弧臺和部分圓柱體的組合體，焊接背為圓柱體的一端與半圓柱體的組合體，工作端為長方體的一端、長方體的一端與半圓柱體和1/4球體、棱臺、棱臺和部分圓柱體、弧臺、弧臺和部分圓柱體、波紋體或錐紋體的組合體。有利于提高金剛石孕鑲塊與鉆頭體之間的焊接強度，加密在鉆頭上的布置。有利于增強孕鑲塊的穩(wěn)定性，加快孕鑲塊開刃速度和提高機械鉆速。
文檔編號B28D1/02GK202088309SQ20112015447
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月8日
發(fā)明者彭燁 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院, 中國石油化工集團公司