一种地质勘探用区块式金刚石钻头及制造工艺
阅读说明：本技术 一种地质勘探用区块式金刚石钻头及制造工艺 (Block type diamond bit for geological exploration and manufacturing process ) 是由 谭忠诚 谭恩元 周春花 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：一种地质勘探用区块式金刚石钻头及制造工艺,该金刚石钻头包括钢体和胎体,所述胎体位于钢体上,所述钢体上设有内水槽、水口、外水槽,所述胎体由工作层胎体和非工作层胎体两部分组成,其制作工艺包括以下步骤：(1)混合料配制,(2)压制成型,(3)组装,(4)烧结及后续加工。本发明的钻头胎体结构设置为区块式,在钻进过程中形成切削刃角,在钻进过程中钻头唇面圆周因磨损程度不一致产生高度差,形成高低不同的齿状,适应多种地层的钻进,钻进速度快、钻进效率高、使用寿命长。(The block type diamond bit for geological exploration comprises a steel body and a matrix, wherein the matrix is positioned on the steel body, the steel body is provided with an inner water tank, a water gap and an outer water tank, the matrix consists of a working layer matrix and a non-working layer matrix, and the manufacturing process comprises the following steps: (1) preparing a mixture, (2) pressing and forming, (3) assembling, and (4) sintering and subsequent processing. The matrix structure of the drill bit is arranged into a block type, a cutting edge angle is formed in the drilling process, the circumference of the lip surface of the drill bit generates a height difference due to inconsistent abrasion degrees in the drilling process, teeth with different heights are formed, the drill bit is suitable for drilling of various stratums, the drilling speed is high, the drilling efficiency is high, and the service life is long.)
技术领域
本发明涉及一种钻头及其制造方法，具体涉及一种地质勘探用区块式金刚石钻头及制造工艺。
背景技术
常规的孕镶金刚石钻头由于钻头胎体采用同一配方料，钻头岩性适应域窄，在复杂地层中钻进时，性能难以相顾各种岩层性状对钻头的性能要求而影响钻头使用效果和施工效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种钻进效率高、使用寿命长、适应多种地层的地质勘探用区块式金刚石钻头及制造工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种地质勘探用区块式金刚石钻头及制造工艺，包括钢体和胎体，所述胎体设于钢体上，所述钢体上设有内水槽、水口、外水槽，所述胎体由工作层胎体和非工作层胎体两部分组成，所述的地质勘探用区块式金刚石钻头的制造工艺，包括以下步骤：
（1）混合料配制：选取4/6种金刚石砂轮制体积浓度范围在20%-85%的金刚石，将选取的各浓度的金刚石分别与胎体配方料混合均匀，得到4/6种不同区块所需的混合料；所得的混合料分为两组，每组有2/3种混合料，一组是高浓度组，另一组是低浓度组，高浓度组和低浓度组中各浓度的间隔浓度比均为1：1.1-1.25； 在金刚石钻头的同一直径方向，低浓度组与高浓度组的间隔浓度比为1:2.5-3.5。
（2）压制成型：将4/6种不同混合料分别装入钢模内，压制成所需形状，得4/6种成型块，分别是2/3种高浓度组的成型块和2/3种低浓度组的成型块；
（3）组装：第一步，将石墨模具、石墨模芯、石墨底环、水口石墨塞配套组装好；第二步，根据要求装入一块压制完成的胎体工作层成型块，接着在成型块周边装入紫铜片，在紫铜片旁边装入另一块成型块，再加入紫铜片，重复以上步骤一直到成型块完全装好；其中，需要保证高浓度组和低浓度组的成型块沿着金刚石钻头的外径到内径方向交叉布置，高浓度组设于外侧，从钻进时旋转方向，高浓度组和低浓度组的成型块浓度均是依次递增的；第三步，在形成的空间内—即模具内壁、模芯外壁粘贴内外保径聚晶、合金；第四步，在组装好的胎体工作层成型块上盖上非工作层粉料；第五步，将钢体置于非工作层之上套入模具模芯；
（4）烧结及后续加工：烧结后得半成品，后续机加工、外观处理后即为出厂成品。
进一步，所述胎体为每翼/胎体区块式布局，不同区块金刚石浓度在同一直径方向成高浓度、低浓度间隔分布，外径部分、内径部分均为高浓度分布，金刚石浓度沿钻进旋转方向依次递增分布，在钻进过程中形成切削刃角，在钻进过程中钻头唇面圆周因磨损程度不一致产生高度差，形成高低不同的齿状。
进一步，所述紫铜片厚度为0.5-1mm，紫铜片经过退火处理、表面粗糙化处理，剪切成所需的尺寸，压制成所需形状。
本发明中的钻头胎体采用区块式结构，不同胎体区块采用浓度不同的金刚石配方料，在钻进过程中形成切削刃角，在钻进过程中钻头唇面圆周因磨损程度不一致产生高度差，形成高低不同的齿状；使钻头胎体设计更合理，适用多种地层钻进，且每块之间采用0.5-1mm紫铜片连接，紫铜片经过退火处理、表面粗糙化处理，剪切成所需的尺寸，压制成所需形状，增加区块胎体的连接强度和整体胎块的强度，铜片的金刚石浓度低极易磨损，钻头在使用过程中产生沟槽的效果；可提高钻进速度和钻进效率。
附图说明
图1为本发明实施例1中地质勘探用区块式金刚石钻头的结构示意图；
图2为图1所述实施例中钻头胎块组合的示意图；
图3为本发明实施例2中钻头胎块组合的示意图。
图中：1、工作层胎体，1＇、非工作层胎体，2、内水槽， 3、水口，4、外水槽， 5、钢体，6、紫铜片，7、第一胎体区块，8、第二胎体区块，9、第三胎体区块，10、第四胎体区块，11、第五胎体区块，12、第六胎体区块，13、第七胎体区块，14、第八胎体区块，15、第九胎体区块， 16、第十胎体区块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参照附图1和附图2，本实施例的地质勘探用区块式金刚石钻头包括胎体和钢体5，胎体设于钢体5上，钢体5上设有内水槽2、水口3、外水槽4；胎体由工作层胎体1、非工作层胎体1＇两部分组成。
一种地质勘探用区块式金刚石钻头的制备方法，制备步骤如下：
（1）根据需要将金刚石砂轮制体积浓度为60%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第一成型块7，将金刚石砂轮制体积浓度为20%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第二成型块8，将金刚石砂轮制体积浓度为70%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第三成型块9，将金刚石砂轮制体积浓度为25%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第四成型块10，将金刚石砂轮制体积浓度为85%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第五成型块11，将金刚石砂轮制体积浓度为30%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第六成型块12；（成型块编号与对应成品胎体区块的编号相同）
（2）组装，先将石墨模具、石墨模芯、石墨底环、水口石墨塞等配套组装好，再根据以下要求装入成型块：在钻进时旋转方向，各成型块的体积浓度是递增的，依次布置第一成型块7（60%）、第三成型块9（70%）、第五成型块11（85%）或第二成型块8（20%）、第四成型块10（25%）、第六成型块12（30%），其中第一成型块7（60%）、第三成型块9（70%）、第五成型块11（85%）为高浓度组，第二成型块8（20%）、第四成型块10（25%）、第六成型块12（30%）为低浓度组，本实施例中，从外径到内径方向依次设有五组成型块，低浓度组和高浓度组交叉布置，高浓度组设于外侧；
装入一块压制完成的胎体工作层成型块，接着在成型块周边装入紫铜片，在紫铜片旁边装入另一块成型块，再加入紫铜片，重复以上步骤一直到所有的成型块（本实施例为5组，每组3块，共计15块）完全装好；最后在形成的空间内（即模具内壁模芯外壁）粘贴内外保径聚晶、合金，然后在组装好的胎体工作层成型块上盖上非工作层粉料，最后将钢体5置于非工作层之上套进模具模芯。
（4）烧结，得半成品，后续机加工、外观处理后即为出厂成品。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：所述胎体区块（成型块）的数量不同，本实施例为3组，每组2块，共计6块。
参照附图1和附图3，本实施例的地质勘探用区块式金刚石钻头包括胎体1和钢体5，胎体1设于钢体5上，钢体5上设有内水槽2、水口3、外水槽4；胎体由工作层胎体1、非工作层胎体1＇两部分组成。
一种地质勘探用区块式金刚石钻头的制备方法，制备步骤如下：
（1）根据需要将金刚石砂轮制体积浓度为70%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第七成型块13，将金刚石砂轮制体积浓度为25%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第八成型块14，将金刚石砂轮制体积浓度为85%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第九成型块15，将金刚石砂轮制体积浓度为30%的金刚石与胎体配方料混合均匀，得混合料，将混合料装入钢模内，压制成所需形状，得第十成型块16；（成型块编号与对应成品胎体区块的编号相同）
（2）组装，先将石墨模具、石墨模芯、石墨底环、水口石墨塞等配套组装好，再根据以下要求装入成型块：在钻进时旋转方向，各成型块的体积浓度是递增的，依次布置第七成型块13（70%）、第九成型块15（85%）、第八成型块14（25%）、第十成型块16（30%），其中第七成型块13（70%）、第九成型块15（85%）为高浓度组，第八成型块14（25%）、第十成型块16（30%）为低浓度组，本实施例中，从外径到内径方向依次设有三组成型块，低浓度组和高浓度组交叉布置，高浓度组设于外侧； 装入一块压制完成的胎体工作层成型块，接着在成型块周边装入紫铜片，在紫铜片旁边装入另一块成型块，再加入紫铜片，重复以上步骤一直到所有的成型块（本实施例为3组，6块）完全装好；最后在形成的空间内（即模具内壁模芯外壁）粘贴内外保径聚晶、合金，然后在组装好的胎体工作层成型块上盖上非工作层粉料，最后将钢体5置于非工作层之上套进模具模芯。
（4）烧结，得半成品，后续机加工、外观处理后即为出厂成品。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也仍在本发明专利的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
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