一次成型热压金刚石钻头

 1．钻头的结构设计。
 
  钻头的唇面形状设计为平底形，内外径圆棱角部位设计为R5mm的圆弧过渡，这样可以避免钻头在钻进中因受力而崩落。
 
  钻头的保径规结构，从钻头底唇面往上由三部分保径层组成，在工作层中采用了聚晶与高强度金刚石保径措施，中间为专门的聚晶保径部分，最上部分是金刚石微粉强化保径部分。这种保径属于强耐磨性和高耐冲蚀性保径结构，具有十分理想的保径效果，同时不影响钻进效果。
 
  在工作层中，把底唇面分为三个区域，内外径各为一个区（A与B区），中间为一个区(C区)。内外径区域是强化区域，不仅胎体较硬，金刚石的浓度也略高，除了聚晶保径外，还有聚晶分布在这个区域，以增加这个区域的抗冲击能力和耐磨性能，保持钻头的底唇面不偏磨，以利于钻头的工作层在内、中、外三部分同步磨损，使用寿命长，钻进效果好。
 
  钻头的水口设计为直槽型均布，水口宽lOmm，水口深lOmm，内外水槽深6.5mm，这种较大断面的流通水路，能满足科钻一井大泵量、高泵压的钻进需要。
 
  2．金刚石参数。
 
  钻头所用的金刚石经过了严格的挑选，选用了两面顶压机生产的高强度金刚石，单晶抗静压强度不小于250N/粒，钻头的金刚石浓度为80%～95%。金刚石的粒度选择为(35/40)～(60/70)目。胎体的工作层中内外环的浓度高于中间层的浓度，外环的浓度略高于内环的浓度，这样就可以实现工作层均匀磨损，充分发挥工作层金刚石的作用。
 
  3．钻头制造工艺。
 
  1)配料与组装。
 
  首先，按胎体成分配方计算各组分的质量，将称量好的胎体混合料装入不锈钢球磨筒内，球料比取1：2，经24h球磨后出料、装瓶备用。
 
  将石墨模具置于转台上，用胶水将模芯黏好，将预制好的水口块黏于水口位置，装入含金刚石的工作层粉料，振实压密实，再将补强聚晶置人工作层内，倒人胎体非工作层粉料、压密实。最后将保径补强聚晶置入，装上刚体压紧，送入烧结炉热压烧结。
 
  2)烧结。
 
  金刚石钻头的烧结采用160kVA中频电炉。烧结工艺采用慢速升温速度和较高的烧结压力。用20min将温度升至960℃，当温度升至700℃时升压至IMPa，然后逐渐升压，在900℃时压力升至8. 7MPa，并保持该压力值；在960℃条件下保温15min后开始降温，当温度降至600℃时卸压出炉。