[其他]安裝多晶體金剛石切削坯塊的缺口托柱

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87102255
• 申請(qǐng)日: 1987-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN87102255A
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 加里·馬丁·弗洛德;加里·威尼·史密斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電器公司
• 主分類號(hào): E21B10/46
• 分類號(hào): E21B10/46;B23K1/04
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 蔡民軍

本發(fā)明介紹裝有顆粒磨料壓制坯塊的工具，特別是介紹一種適于安裝顆粒磨料壓制坯塊的缺口托柱。這種顆粒磨料壓制坯塊制成的工具尤其適于在石油、天然氣勘探及采礦作業(yè)中用作鉆頭。

顆粒磨料壓制坯塊是由顆粒磨料例如金剛石和/或立方氮化硼粘接在一起形成的一種具有高強(qiáng)度的堅(jiān)硬的整體多晶體坯塊。可以在這些顆粒之間加上粘接劑，或者顆粒之間直接結(jié)合，以顆粒對(duì)顆粒的自身結(jié)合形式結(jié)合在一起。實(shí)例可見美國(guó)專利3136615、3141746及3233988。有支撐的顆粒磨料坯塊稱為組合坯塊，也就是把顆粒磨料坯塊粘接在例如燒結(jié)碳化鎢這樣的支撐塊材料上。這種型式的坯塊在美國(guó)專利3743489、3767371及3745623中都有介紹。把顆粒磨料坯塊粘接到支撐塊上的工作可以在壓制坯塊的同時(shí)進(jìn)行，也可以先單獨(dú)壓制坯塊，然后再進(jìn)行粘接。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，組合坯塊特別適于做鉆頭上的切削件。這些組合坯塊可以利用多種技術(shù)手段直接裝到鉆頭的頂部。美國(guó)專利4156329建議把一個(gè)預(yù)先鍍有錫金屬涂層的坯塊銅焊到鉆頂?shù)陌甲校绹?guó)專利4186628建議使用下列辦法將坯塊裝到鉆頂上，即：先把坯塊放在一個(gè)模子中，然后在模子的鉆頂部分裝滿金屬粉末，再在模子中進(jìn)行低溫滲透銅焊，從而模鑄出一個(gè)其中鑲嵌著磨料坯塊的鉆頂。美國(guó)專利4098362建議按上述后面的那個(gè)建議的方式進(jìn)行，但要把刀具坯塊安放成一個(gè)-10°～-25°的傾斜角。

此外，組合坯塊也可以固定到一個(gè)加長(zhǎng)的托拉或基體上，然后再把這個(gè)托柱固定到鉆頂上。用托柱以后，可以增大與鉆頂?shù)慕Y(jié)合面積，并且還可以為顆粒磨料坯塊提供更大的支撐力，從而增加了坯塊的耐沖擊強(qiáng)度。到目前為止，組合坯塊固定在托柱上的方式有兩種，美國(guó)專利4200159中介紹的為正圓柱形，另有一種方式為傾斜某一角度的圓柱形結(jié)構(gòu)，例如美國(guó)專利4265324中所介紹的。

雖然把組合坯塊固定在托柱基體上的好處是明顯的，但在實(shí)際制造時(shí)卻遇到了一些問題。特別是如前所指出的，坯塊中的磨料部分是自身結(jié)合和金屬滲透結(jié)合的（例如在美國(guó)專利3745623中所介紹的方法），它在市場(chǎng)上可以買到，其商標(biāo)為“康帕克斯”（Com-pax）和“辛耐特”（Synnite），但這種組合坯塊在溫度超過700℃時(shí)很容易受到熱損傷。（此處“自身結(jié)合”一詞的含義是磨料顆粒直接相互結(jié)合）據(jù)認(rèn)為，這種熱損傷是由于磨料和金屬相具有不同的熱膨脹率所造成的。而且，在更高的溫度下磨料顆粒本身還存在著由于石墨化和氧化作用而性能降低的危險(xiǎn)。據(jù)認(rèn)為，這種類型的性能下降在任何一種金剛石磨料坯塊中都可能出現(xiàn)。因此，起初人們使用液化溫度低于700℃的銅焊合金來(lái)把組合坯塊焊接到基體或托柱上。不幸的是，人們發(fā)現(xiàn)，由于它們的焊接強(qiáng)度低，這類低溫銅焊合金在市場(chǎng)上的適用范圍有限。

在組合坯塊與基體焊接方面的一個(gè)重大突破是由尼米耶（Kneme-yer）在美國(guó)專利4225322及4319707中作出的。采用這種K氏工藝，在焊接組合坯塊與基體時(shí)就可以使用高溫銅焊合金。而這類高溫銅焊合金又可達(dá)到比低溫合金高得多的焊接強(qiáng)度。雖然采用K氏焊接方法和設(shè)備可以使用高溫銅焊合金，但又在選擇合適的高溫銅焊合金方面發(fā)生了困難。最佳銅焊合金包括以統(tǒng)一編號(hào)公開的美國(guó)專利4527998中的金基合金和以統(tǒng)一編號(hào)公開的美國(guó)專利申請(qǐng)文件（于1985。7。5提交）752419中的鈀基合金。這些銅焊合金的液化溫度高于700℃。

裝有顆粒磨料坯塊的工具的另一種幾何形狀是在托柱上開有適于安裝顆粒磨料坯塊的凹槽或缺口，采用這類缺口托柱的各種建議方案在美國(guó)專利4452324、4303136、4221270、4199035、4098362及4373010中可以見到。這些建議的共同特點(diǎn)是：托柱上用來(lái)固定坯塊的臺(tái)階支承著支撐塊和顆粒磨料層的全部高度，甚至可能高出顆粒磨料層之上。