[发明专利]一种孕镶金刚石钻头的烧结工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种孕镶金刚石钻头的烧结工艺。

技术背景

孕镶金刚石钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒，钻井时胎体磨损，金刚石不断出露克取岩石，可以一直将胎体全部磨完，都有新出露的金刚石进行工作。传统的孕镶金刚石钻头为获得较好的性能，烧结工艺复杂，成果过高，不利于推广，而简化的钻头烧结工艺，虽然降低了成本，但钻头的强度和寿命不佳。

发明内容

本发明解决的技术问题提供了一种孕镶金刚石钻头的烧结工艺，工艺简单，成本低，烧结而成的金刚石钻头具有良好的强度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种孕镶金刚石钻头的烧结工艺，包括以下步骤：

1、一种孕镶金刚石钻头的烧结工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1)放置钻头：将组装好的石墨模具与钢体的连接件放入中频加热机的感应线圈中，分别在石墨模具的下端和钢梯的上端放置石墨垫块；

2)开启辅助功能：开启冷却水和红外测温仪，并且将红外测温仪的测温探头对准感应线圈的圆孔；

3)钻头烧结：启动中频加热机上的加热电路和液压机，将液压机的压力调至0.5MPa使上压头逐渐压紧钢体上端面，将加热电路的直流电流调至100～200A；

当温度升至400℃时，将液压机的压力调至0.8～1MPa；

当温度升至600℃时，将液压机的压力调至1.2～1.6MPa；

当温度升至950℃时，将液压机的压力调至最终压力的一半；

当温度升至980℃时，将加热电路的直流电流调至0，感应线圈不再升温，将液压机的压力调至最终压力，保温保压3～4min，然后加压至最终压力；

4)冷却钻头：使步骤3中的石墨模具与钢体的连接件自然冷却至680℃，液压机卸压，使上压头回程；

5)脱模：用锻工钳将石墨模具与钢体的连接件从中频加热机拿出，放置于铁板上自然冷却至室温，架空连接件，用小圆棒锤击模芯，将钻头取出。

优选的，所述步骤1中的石墨垫块的厚度为60mm，所述石墨模具的上端面比感应线圈上端面低4～6mm，所述石墨模具的下端面和感应线圈下端面齐平。

本发明的有益效果为：

本发明中通过分段加温加压的方式，逐渐将石墨模具中的胎体与钢体烧结连接，相比传统的直接锻压方式，胎体与钢梯结合处强度更高，相比复杂的工艺，本发明烧结过程更加节能，成本更低。

具体实施方式

孕镶金刚石钻头的组装工艺，包括以下步骤：

1)配模：根据胎体尺寸选取石墨模具的底模和模芯，将模芯轻轻敲入底模小孔内直至模芯大端面与底模平面接触；

2)组装夹具：将夹具放入组装好的石墨模具中，清理夹具上的杂质；

3)配制孕镶块粉料：配制与水口数量相等份数的孕镶块粉料，根据硬度和孕镶块体积的要求对每份粉料称重，在每份粉料中加入无水酒精搅拌至湿润；

4)填充孕镶块粉料：将步骤3中的孕镶块粉料依次填充至石墨模具与夹具之间的水口空隙中，并摊平；

在孕镶块粉料上放入压块压紧并平敲压块使孕镶块粉料压实；

取出压块，在孕镶块粉料上用玻璃吸管滴入3～6滴无水酒精，再把压块重新压紧孕镶块粉料；

抵住压块上表面，轻轻将夹具用小扁铁向上撬起夹具，将夹具取出，之后取出压块；

5)安装水口块：用镊子将相应数量的石墨水口块水平放置于石墨模具水口槽的底部；

6)粘贴金刚石聚晶：用镊子夹住金刚石聚晶外圈，在金刚石聚晶外圈外侧面涂上102胶水后将金刚石聚晶均布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的周向；

7)填充空料层：在步骤5中的石墨水口块上倒入空料层粉末至上端面与孕镶块粉料齐平；

8)组装钢体：按图纸尺寸要求加工钢体，用丙酮将加工好的钢体清洗干净，之后将钢体插入石墨模具中；

9)烘干：将步骤7中组装好的石墨模具和钢体一起放入烘箱中，升温至100℃，保温1小时。

所述步骤3中的孕镶块粉料由硬质合金粉料，所述硬质合金粉料各组分的重量百分比为：663青铜粉60％、碳化钨20％、钴粉4％、镍粉10％、锰粉6％。

步骤7中的空料层是指不含金刚石的硬质合金粉料，其组分与步骤3中的孕镶块粉料一致。

所述步骤6中分布于石墨模具的内侧面和模芯的外侧面的金刚石聚晶分别为两粒且互为一组，所述金刚石聚晶沿周向均布且组数与水口数相等。金刚石聚晶沿水口均匀分布具有更好的强度，同时也提高了胎体的耐磨性。