具有自銳性的耐磨工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及研磨【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可使用于鉆井、工件加工中的具有自銳性的耐磨工具，包括基體，及設(shè)置在基體上的耐磨層，所述耐磨層包括多層依次復(fù)合的耐磨單層，其中，一耐磨單層與相鄰耐磨單層中的耐磨晶粒尺寸和耐磨性能不同。基體上的耐磨層包括多層依次復(fù)合的耐磨單層，其中，一耐磨單層與相鄰耐磨單層中的耐磨晶粒尺寸和耐磨性能不同，由于耐磨晶粒尺寸、耐磨性能不同，從而通過控制該工具在使用中的不同磨損速率，這樣達成耐磨工具的自銳性，提高工作效率。
【專利說明】具有自銳性的耐磨工具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及研磨【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可使用于鉆井、工件加工中的具有自銳性的耐磨工具。
【背景技術(shù)】
[0002]超硬材料耐磨工具在機械加工，石油鉆井，及各種行業(yè)廣泛應(yīng)用。一般來講，超硬材料包括金剛石，立方氮化硼，以及其多晶制品。相比普通的耐磨工具，多晶金剛石PDC在機械加工，鉆井，拔絲磨具方面有重要的性能優(yōu)勢。對于深海及堅硬地層的鉆探，尤其具有其獨特的優(yōu)勢。要達到高性能的鉆探效果，PDC復(fù)合齒需要具有極強的綜合性能。這些性能包括耐磨性，耐沖擊，以及高熱穩(wěn)定性。它們對鉆頭的使用壽命和鉆井深度具有決定性的影響。
[0003]在深井鉆探中，除了深度之外，為了提高整個鉆進效率，鉆進速度是另一重要因素。通常而言，鉆進速度與一系列鉆井參數(shù)，操作以及PDC的銳利程度相關(guān)。但是在鉆頭使用過程中，PDC的工作邊角不可避免地會因為磨損而鈍化。因此保持PDC復(fù)合片的銳度，即其自銳性至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的具有自銳性的耐磨工具，其具有多層耐磨晶粒尺寸不同的耐磨層，通過控制該工具在使用中的不同磨損速率，這樣達成耐磨工具的自銳性，提高工作效率。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]具有自銳性的耐磨工具，包括基體，及設(shè)置在基體上的耐磨層，所述耐磨層包括多層依次復(fù)合的耐磨單層，其中，一耐磨單層與相鄰耐磨單層中的耐磨晶粒尺寸和耐磨性能不同。
[0007]所述每耐磨單層的厚度不同。
[0008]所述最外耐磨單層的耐磨性高于其他耐磨單層。
[0009]所述最外耐磨單層的耐熱性高于其他耐磨單層。
[0010]所述耐磨單層由多晶金剛石或立方氮化硼制成。
[0011]采用了上述方案，基體上的耐磨層包括多層依次復(fù)合的耐磨單層，其中，一耐磨單層與相鄰耐磨單層中的耐磨晶粒尺寸和耐磨性能不同，由于耐磨晶粒尺寸、耐磨性能不同，從而通過控制該工具在使用中的不同磨損速率，這樣達成耐磨工具的自銳性，提高工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的工作示意圖；【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0015]參見圖1、2，具有自銳性的耐磨工具,包括WC基體I,及設(shè)置在基體上的耐磨層2,耐磨層包括多層依次復(fù)合的耐磨單層，其中，一耐磨單層與相鄰耐磨單層中的耐磨晶粒尺寸和耐磨性能不同，每個耐磨單層的平均晶粒尺寸和耐磨性能各不相同，交替變化。每耐磨單層的厚度不同。最外耐磨單層的耐磨性高于其他耐磨單層。最外耐磨單層的耐熱性高于其他耐磨單層。耐磨單層由多晶金剛石或立方氮化硼制成。具體制造時，耐磨單層的數(shù)量根據(jù)需要可以自行設(shè)定，如可以3層、4層、5層、6層或者更多等等，圖1中示出了具有4層的耐磨單層31、32、33、34，上面第一層31是由細(xì)晶粒構(gòu)成，具有較高的耐磨性，上面第二層32是由粗顆粒晶粒構(gòu)成，第三層33又是細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)，第四層34又由粗顆粒結(jié)構(gòu)組成，其中的晶粒主要為金剛石或立方氮化硼；基體I是硬度低于超硬材料的WC-Co合金。在超過5GPa的高壓，和超過1300°C的高溫下合成，這樣的結(jié)構(gòu)使鉆頭在鉆進過程中的各層磨損度不相同，從而形成復(fù)合片優(yōu)良的自銳性。具體實施中，各個耐磨單層的寬度不相同，至少有一層的寬度等于復(fù)合片的直徑，至少有一層的寬度小于復(fù)合片的直徑。
[0016]圖2示出了復(fù)合片在使用中各層的不同磨損示意；從圖中明顯看出工作層的銳性保持。
【權(quán)利要求】
1.具有自銳性的耐磨工具，包括基體，及設(shè)置在基體上的耐磨層，其特征在于，所述耐磨層包括多層依次復(fù)合的耐磨單層，其中，一耐磨單層與相鄰耐磨單層中的耐磨晶粒尺寸和耐磨性能不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自銳性的耐磨工具，其特征在于，所述每耐磨單層的厚度不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自銳性的耐磨工具，其特征在于，所述最外耐磨單層的耐磨性高于其他耐磨單層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有自銳性的耐磨工具，其特征在于，所述最外耐磨單層的耐熱性高于其他耐磨單層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有自銳性的耐磨工具，其特征在于，所述耐磨單層由多晶金剛石或立方氮化硼制成。
【文檔編號】E21B12/00GK103726794SQ201310643878
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】商偉鋒, 唐春怡 申請人:常州深倍超硬材料有限公司