一种金刚石地质取芯钻头的制备工艺,按如下步骤实现:(1)在模具内先装水口料,后装金刚石与粉末的混合料;(2)装焊接层粉料;(3)插入工作钢体;(4)放入电阻烧结炉待烧,上、下待压,电阻面积为整个模具面积的1/3;(5)加热,温度升至720-780°C时,加全压12-18Mpa的1/3压力;(6)温度升至850-1000°C时,加全压12-18Mpa,保温保压时间2-5分钟,其中升温速度为100-200°C/min;(7)停止加热,冷却;(8)待温度降至680-720°C时,停止压力;出炉冷却。本发明制备的金刚石地质取芯钻头平均寿命可达30-70米,时效为2-5米,有效地解决地质钻探中效率和寿命的矛盾。
1.一种金刚石地质取芯钻头的制备工艺,其特征是按如下步骤实现:(1)在模具内先装水口料,后装金刚石与粉末的混合料,所述金刚石与粉末的混合料焊接后形成金刚石孕镶体;(2)装焊接层粉料,所述焊接层粉料焊接后形成焊接层;(3)插入工作钢体;(4)放入电阻烧结炉待烧,上、下待压,电阻面积为整个模具面积的1/3;(5)加热,温度升至720—780°C时,加全压12-18Mpa的1/3压力;(6)温度升至850—1000°C时,加全压12—18Mpa,保温保压时间2—5分钟,其中升温速度为100—200°C/min;(7)停止加热,冷却;(8)待温度降至680—720°C时,停止压力;出炉冷却;(9)冷却后,热压后成型部份钢体和冷作钢体车加工配合后,采用气体保护焊接设备进行无渣焊接;(10)数控车加工丝扣后,开水口,产品完工。
2.如权利要求1所述的金刚石地质取芯钻头的制备工艺,其特征在于:所述的金刚石孕镶体的金刚石:MBD8,粒度40/45,浓度60—100%。
3.如权利要求1所述的金刚石地质取芯钻头的制备工艺,其特征在于:所述金刚石孕镶体的底出刃为0.5—1.5mm,外出刃5—10mm,内出刃为2-4mm,水口面占底唇面积的40—60%。
4.如权利要求1所述的金刚石地质取芯钻头的制备工艺,其特征在于:所述焊接层的配方按照质量百分比为:WC:7-15%,Ni:10%,Fe:20-50%,Mn:2-10%,90Cu:30%。技术领域
本发明涉及金刚石地质取芯钻头,具体是一种用于卵砾石地层或硬、脆、碎地层或破碎地层钻探的金刚石地质取芯钻头的制备工艺。
背景技术
卵砾石地层,硬、脆、碎地层是钻探领域的难题。由于卵砾石地层钻进时,多采用泥浆护壁,而常规的金刚石钻头钻进时,金刚石出刃小,钻头与钻孔环状间隙小,钻头水口、水槽面积小,钻头易烧钻,钻头钢体易被磨穿。常规的合金钻头钻进时,合金在孔底工作时极易崩断,因此一般钻头在此类地层钻进时效率低,钻头寿命短,成本高。金刚石钻头目前国内主要有两种方法生产:电镀法和整体烧结法,其中电镀法制备的金刚石钻头寿命长,但是效率低;烧结法一般是采用中频炉整体烧结法,具优点是效率高,但是缺陷是压制密度不高,导致使用寿命短。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种钻头寿命长、时效高,并可降低钻进成本的金刚石地质取芯钻头的制备工艺。一种金刚石地质取芯钻头的制备工艺,其特征是按如下步骤实现:(1)在模具内先装水口料,后装金刚石与粉末的混合料,所述金刚石与粉末的混合料焊接后形成金刚石孕镶体;(2)装焊接层粉料,所述焊接层粉料焊接后形成焊接层;(3)插入工作钢体;(4)放入电阻烧结炉待烧,上、下待压,电阻面积为整个模具面积的1/3;(5)加热,温度升至720-780°C时,加全压12-18Mpa的1/3压力;(6)温度升至850-1000°C时,加全压12-18Mpa,保温保压时间2-5分钟,其中升温速度为100-200°C/min;(7)停止加热,冷却;(8)待温度降至680-720°C时,停止压力;出炉冷却。如上所述的金刚石地质取芯钻头的制备工艺,在步骤(8)之后还包括如下步骤:(9)冷却后,热压后成型部份钢体和冷作钢体车加工配合后,采用气体保护焊接设备进行无渣焊接;(10)数控车加工丝扣后,开水口,产品完工。如上所述的金刚石地质取芯钻头的制备工艺,所述的金刚石孕镶体的金刚石:MBD8,粒度40/45,浓度60-100%。如上所述的金刚石地质取芯钻头的制备工艺,所述金刚石孕镶体的底出刃为0.5-1.5mm,外出刃5-10mm,内出刃为2-4mm,水口面占底唇面积的40-60%。如上所述的金刚石地质取芯钻头的制备工艺,所述焊接层的配方按照质量百分比为:WC:7-15%,Ni:10%,Fe:20-50%,Mn:2-10%,90Cu:30%。本发明采用上述生产工艺,其采用电阻烧结炉进行烧制可提高压制密度,另外金刚石孕镶体配方本身可达到合适的硬度和密度,有效地调节金刚石的出刃高度,既有冲韧性又有合适的硬度,从而提高钻头的寿命和提高生产效率,可以按照实际要求设计合适的水口,从而有效地解决地质钻探中效率和寿命的矛盾,达到实际上的统一。本发明制备的金刚石地质取芯钻头平均寿命可达30-70米,时效(即每小时钻进尺度)为2-5米。
附图说明
图1是本发明金刚石地质取芯钻头的结构示意图;图2是本发明金刚石地质取芯钻头的俯视图;图3是本发明半成品正视部分截面示意图。图中:1-工作钢体、2-焊接层、3-金刚石孕镶体、4-水口模具、5-冷作钢体、6-气体保护焊接处。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明提供一种金刚石地质取芯钻头的制备工艺,其特征是按如下步骤实现:(1)清洁石墨模具,配模,注意钻头钢体与石墨内、外模的配合间隙;在模具内先装水口料,后装金刚石与粉末的混合料;(2)装焊接层粉料;(3)插入工作钢体;(4)放入电阻烧结炉待烧,上、下待压,电阻面积为整个模具面积的1/3;(5)加热,温度升至720-780°C时,加全压12-18Mpa的1/3压力;(6)温度升至850-1000°C时,加全压12-18Mpa,保温保压时间2-5分钟,其中升温速度为100-200°C/min;(7)停止加热,冷却;(8)待温度降至680-720°C时,停止压力;出炉冷却。(9)冷却后,热压后成型部份钢体和冷作钢体车加工配合后,采用气体保护焊接设备进行无渣焊接,具体焊接位置如图3中所示气体保护焊接处6;(10)数控车加工丝扣后,开水口,产品完工。请参照图1、图2,使用上述制备工艺制成的金刚石地质取芯钻头,包括工作钢体1、金钢石孕镶体3,工作钢体1与金刚石孕镶体3之间由焊接层2相接,金刚石孕镶体3上开有水口4(如图3所示),工作钢体1与冷作钢体5焊接。所述的金刚石孕镶体3的金刚石:MBD8,粒度40/45,浓度60-100%。所述的金刚石孕镶体3的底出刃为0.5-1.5mm,外出刃5-10mm,内出刃为2-4mm,水口面只占底唇面积的40-60%。所述的焊接层2(即焊接层粉料)的配方按照质量百分比为:WC:7-15%,Ni:10%,Fe:20-50%,Mn:2-10%,90Cu:30%。以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。