[发明专利]一种海底石油麻花钻头及其制备工艺

权利要求书

1.一种海底石油麻花钻头,其特征在于，该钻头包括钻头体和骨架钢管，所述的合金钻头体与骨架钢管是通过热压铸焊接形成一个整体，其中，所述合金钻头体包括内圆钻筒、外圆钻筒、外圆麻花状排屑板、内圆麻花状排屑板和定位锥，所述外圆钻筒与内圆钻筒之间通过均匀设置六个与中心轴线呈一定空间螺旋倾角的所述外圆麻花状排屑板固结，所述内圆钻筒内设置6个与中心轴线呈一定空间螺旋倾角的所述内圆麻花状排屑板，所述定位锥设置在六个所述内圆麻花状内排屑板的中心结合部的顶端，所述外圆钻筒与内圆钻筒的上端面上分别均匀的开设有六个用于供水和排水的水槽，所述外圆钻筒的外侧面上均匀的开设6个用于排粉浆液的凹槽，所述凹槽与所述水槽联通。

2.根据权利要求1所述的海底石油麻花钻头,其特征在于，所述水槽与凹槽的宽度为6-8mm,深度为8-10mm。

3.根据权利要求1所述的海底石油麻花钻头,其特征在于，所述外圆麻花状排屑板和内圆麻花状排屑板为双层复合板，所述的双层复合板的迎刃面表层为挂镀金刚石的极薄钢板，另一层为自刃口型合金板；所述自刃口型合金的各组分的质量百分数为：粒度为-200目的铜粉：10~53%；

粒度为-200目的663黄铜粉：10~40%；

粒度为-200目的，Ti含量3%的钛铁合金粉2.5%~3%；

粒度为20-50目的铸造WC颗粒10~15%；

粒度为30-50目的人造金刚石颗粒10~15%。

4.根据权利要求2所述的海底石油麻花钻头,其特征在于，所述自刃口型合金板的厚度为0.2-1.2mm。

5.根据权利要求1所述的海底石油麻花钻头,其特征在于，所述外圆麻花状排屑板和内圆麻花状排屑板的螺旋倾角的度数为45°~70°。

6.如权利要求1所述的海底石油麻花钻头,其特征在于，其特征在于，所述外圆钻筒、内圆钻筒和定位锥的各组分的质量百分数为：

粒度为-200目的铜粉：10~53%；

粒度为-200目的663黄铜粉：10~40%；

粒度为-200目的，Ti含量3%的钛铁合金粉2.5%~3%；

粒度为20-50目的铸造WC颗粒10~15%；

粒度为30-50目的人造金刚石颗粒10~15%。

7.如权利要求1-6任意一项权利要求所述的海底石油麻花钻头的制备工艺，其特征在于，该工艺采用粉末冶金的热压铸，即一次烧结工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：设计和确定合金钻头体的内圆钻筒、外圆钻筒的中心圆直径Φ1，Φ2及钻筒壁厚a，自刃口型合金板高度H；水槽宽度，高度，外圆钻筒外侧排粉浆液槽宽度，深度和相应的骨架钢管尺寸进行制备，备用；

步骤2： 按照步骤1设计的合金钻头体和加工好的骨架钢管尺寸加工热压铸石墨模具，备用，其中，所述石墨模具包括上压头，石墨外套，内圆前倾造型环，外圆前倾造型环，下垫板，中心支柱和下支撑外套；

步骤3：混合粉制备：

3-1.   混合粉成分配制：

粒度为-200目的铜粉：10~53%；

粒度为-200目的663黄铜粉：10~40%；

粒度为-200目的，Ti含量3%的钛铁合金粉2.5%~3%；

粒度为20-50目的铸造WC颗粒10~15%；

粒度为30-50目的人造金刚石颗粒10~15%；

3-2.   混粉：

按步骤3-1的质量分数称取各粉体，在“V”型混料器中先加入浓度为0.5%的聚乙烯醇水溶液，再加入三氯甲烷溶液，依次加入称取好的占663黄铜粉总量的90%的663黄铜粉总量和铜粉、钛铁合金粉、铸造WC颗粒、人造金刚石颗粒混合45分钟后出料，装入密封容器内，备用；其中，所述粉体与聚乙烯醇水溶液质量比为1:0.004，所述粉体与三氯甲烷溶液质量比为1:0.0024；

3-3.   装模：

a.  装石墨模：在内、外圆前倾造型石墨环的迎刃面上事先用石蜡液将大小合适的挂镀金刚石的极薄钢板粘好，然后再将骨架钢管（3-4）下方先装入中心支柱（3-7）和下垫板（3-6），下支撑套（3-8），然后再骨架钢管（3-4）内圆中装入内圆前倾造型环（3-5）随即在骨架钢管的外圆内壁，再装上外圆前倾造型环（3-3），最后装石墨外套（3-2），即可进行装粉工作；

b.  装粉：

将步骤3-2制备得到混合粉分3~4次慢慢装入石墨模内，每装一次粉时均用木棒将粉捣实，在规定的高度上，分别加入内圆钻筒、外圆钻筒的凹槽的隔板，待混合粉加满后，再将剩余的10%的663黄铜粉盖在混合粉上部，最后装上上压头（3-1），然后将全套模具放入压铸炉内进行压铸；

步骤4：热压铸工艺

4-1工艺参数：

熔化带温度：960~980℃；

熔浸带温度850~890℃；

产品正压面积所受压强为=.02~0.03MPa；

压铸时间10~15分；

气氛预真空度1~0.1Pa；流通氮气保护：Q=1~1.5L/分；

4-2出炉脱模：炉温降至50℃即可出炉脱模，即得到成品。