自形成同心圆锯齿状金刚石钻头及其制作工艺

技术领域

本发明涉及钻头领域，特别是涉及自形成同心圆锯齿状金刚石钻头及其制作工艺。

背景技术

金刚石钻头是一种用于地层钻井的钻井工具，近年来，金刚石钻头在地层钻井工程中得到了广泛地应用。金刚石钻头由钻头体、切削齿、保径垫和水力结构等组成，它是通过其切削齿与地层岩石的接触对其产生挤压和剪切岩层来破碎岩石的。

在大口径卵砾石、基岩环境中的钻孔施工中，由于施工钻孔直径大、施工的地层复杂，单一的钻头碎岩方式对地层的适应性差，也不能取得最佳的破岩效果，从而影响施工效率、增大施工成本。所以这种施工往往钻进速度慢，不能满足工程整体施工效率的需要。

现有的金刚石钻头钻进出刃慢、效率低、能耗高；且不能实现整个胎体工作层锯齿状形貌的自再生。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供自形成同心圆锯齿状金刚石钻头及其制作工艺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

自形成同心圆锯齿状金刚石钻头，包括实体和有序定位排布的空心结构，所述实体包括自形成锯齿状胎体工作层、非工作层、刚体，所述刚体的上端面设置有所述非工作层，所述非工作层胎体唇面采用挤出成型工艺D打印有所述自形成锯齿状胎体工作层，所述自形成锯齿状胎体工作层内部为所述空心结构，所述空心结构形成凹槽。

本实施例中，所述有序定位排布的空心结构是指所述空心结构沿径向等间距分布，且上、下相邻两层交错式分布。

本实施例中，所述空心结构是棱柱状、梯形状或圆柱状。

本发明还提供自形成同心圆锯齿状金刚石钻头的制作工艺：包括以下步骤：

步骤一：按比例配取金刚石、金属合金粉末和粘结剂，混合均匀进行密炼、造粒，得到颗粒料；

步骤二：采用基于挤出成型技术的3D打印机打印成型，在非工作层唇面逐层打印，获得自形成同心圆锯齿状金刚石钻头；

步骤三：脱脂、烧结得到金刚石钻头。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明金刚石钻头钻进过程中有序排布的空心结构形成凹槽，使得钻头工作面自动形成组锯齿状形貌，钻进出刃快、效率高、能耗低；另外，上下层相邻空心结构交错式排布，可实现整个胎体工作层锯齿状形貌的自再生。

附图说明

图1是本发明所述自形成同心圆锯齿状金刚石钻头的轴侧图；

图2是本发明所述自形成同心圆锯齿状金刚石钻头的三棱柱状空心结构示意图；

图3是本发明所述自形成同心圆锯齿状金刚石钻头的四棱柱状空心结构示意图。

附图标记说明如下：

1、自形成锯齿状胎体工作层；2、非工作层；3、空心结构；4、刚体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，自形成同心圆锯齿状金刚石钻头，包括实体和有序定位排布的空心结构3，实体包括自形成锯齿状胎体工作层1、非工作层2、刚体4，刚体4的上端面设置有非工作层2，非工作层2胎体唇面采用挤出成型工艺3D打印有自形成锯齿状胎体工作层1，自形成锯齿状胎体工作层1内部为空心结构3，空心结构3形成凹槽，使得钻头工作面自动形成组锯齿状形貌，钻进出刃快、效率高、能耗低。

其中，有序定位排布的空心结构3是指空心结构3沿径向等间距分布，且上、下相邻两层交错式分布，能实现整个胎体工作层锯齿状形貌的自再生。

其中，空心结构3是棱柱状、梯形状或圆柱状。

实施例1

如图2所示，空心结构3是三棱柱状空心结构。

实施例2

如图3所示，空心结构3是四棱柱状空心结构。

自形成同心圆锯齿状金刚石钻头的制作工艺，包括以下步骤：

步骤一：按比例配取金刚石、金属合金粉末和粘结剂，混合均匀进行密炼、造粒，得到颗粒料；

步骤二：采用基于挤出成型技术的3D打印机打印成型，在非工作层唇面逐层打印，获得自形成同心圆锯齿状金刚石钻头；

步骤三：脱脂、烧结得到金刚石钻头。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。