CN102581587A - 一种高效金刚石地质钻头的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金刚石制品生产领域，一种高效金刚石地质钻头的制造方法，其主要的特征是：金刚石地质钻头的钻齿是先行制造出来一个一个的金刚石刀头单体；然后借助激光焊接机利用激光，将一个一个的金刚石刀头单体焊接到金刚石地质钻头钻筒上去，从而制造出新型金刚石地质钻头；这种制造方法将给金刚石制品行业带来革命性的进步；针对金刚石地质钻头而言，提高劳动生产效率达40倍以上，降低生产成本达37％，同时完全实现金刚石地质钻头的全自动化、标准化、大规模化节能环保生产。

Description

一种高效金刚石地质钻头的制造方法

技术领域

本发明涉及金刚石制品生产领域，具体的说是激光焊接技术在金刚石地质钻头生产领域的具体应用。

背景技术

多年来，金刚石地质钻头生产不外乎两种生产工艺方法，第一种是电镀(铸)生产工艺制造方法；第二种是热压烧结生产工艺制造方法。

第一种方法是先行准备合格的钻头基体，将钻头钻齿其余部分封闭绝缘包扎，然后进行电镀(铸)前期处理，整体带电入槽，在钻头的钻齿部位，通过预镀一层过镀层后，不断地经过“上砂-＞卸砂-＞加厚固定-＞上砂-＞卸砂-＞加厚固定”，在钻齿部位沉积多层金刚石与金属合金结合的复合层，当达到要求尺寸后，拆卸工装夹具和去绝缘，再经过后期装饰处理即生产出产品。

第二种方法是先行准备初加工的钻头基体，装配石墨工装夹具，在地质钻头的钻齿部位首先填充金属粉末或者合金粉末，作为金属合金过渡层，然后继续填充金属粉末或金属合金粉末与金刚石的混合料，在地质钻头的水口位置填充石墨粉或者其他水口粉末，最后将装配好的地质钻头整体放入热压烧结炉内经过热压烧结，烧结为成品，去掉石墨夹具和水口石墨粉后，再进行机械加工成为金刚石热压烧结钻头，最后经过装饰即生产出产品。

两者共同特点是：都是钻头钢体整体与工装夹具装配，然后制造出钻头钻齿。所不同的是第一种方法，近20年来一直是手工作坊生产，工艺极为落后，资源浪费极为严重，产品质量不稳定，成本极高。

尽管肖云捷的“金刚石钻头的上砂方法(200910044406.9)”发明专利建立了国内唯一的拥有自主知识产权的电镀(铸)自动化生产线，在手工作坊生产工艺制造方法基础上，单位面积产值提高了8倍，单位人的产值提高了10倍，劳动强度大大降低，生产成本降低了20％，产品合格率提高了24％，解决了钻进时效和使用寿命不能同时具有的矛盾，但是它依然无法实现真正意义上的全自动化、标准化、大规模化生产，同样依赖工人的操作熟练程度，生产成本仍然居高不下，同时所有的电镀(铸)设备，尤其是直径在600mm以上，例如600mm、800mm、1000mm、1200mm等以上规格的钻头都受到极大的限制，无法生产。

热压烧结工艺生产方法，一直以来，在某种意义上，它比电镀(铸)生产工艺方法来得简单，自动化程度较高，但能耗极高，对环境污染比较严重，对金刚石的损伤比较大，对人员素质要求相对较高。石墨模具消耗极大，属于高能耗高污染高消耗的工艺方法。由于热压烧结设备的限制，直径300mm以上的地质钻头无法生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效节能环保的金刚石地质钻头的制造方法。在不改变电镀(铸)设备和热压烧结设备的基础上，从真正意义上实现电镀生产的全自动化，标准化，大规模化节能环保的生产，解决大口径金刚石地质钻头一直受制约无法生产的重大难题，同时生产成本在原有传统工艺基础上降低37％，单位人的产值将提高20倍，单位面积的产值提高40倍以上，劳动生产效率提高40倍，它给金刚石地质钻头生产甚至给金刚石制品生产带来革命性的进步。

为达到上述目的提供生产工艺方案有两种方式：

第一种方式，前期准备电镀(铸)金刚石刀头或热压烧结金刚石刀头，同时机械加工好地质钻头的钻筒成品胚体，借助激光焊接机利用激光将金刚石刀头和地质钻头的钻筒按要求焊接成为一个整体，最后进行后期处理装饰，生产出高效金刚石地质钻头。

第二种方式：前期准备电镀(铸)金刚石刀头或热压烧结金刚石刀头，同时机械加工好地质钻头的钻筒粗胚体，借助激光焊接机利用激光将金刚石刀头和地质钻头的钻筒按要求焊接成为一个整体，然后按照地质钻头的要求使钻齿其他部位加工成符合要求的尺寸，最后再装饰成为金刚石地质钻头成品。

前一种方式是先机械加工，后焊接的生产工艺；后一种方式是先焊接后机械加工的生产工艺。两者焊接时，可以采用多种方式焊接，最典型的焊接方式有两种。

第一种焊接方式是凹凸接口焊缝焊接，这样有利于增强焊接结合牢度。第二种焊接方式是平口对接焊缝焊接，这样来的简单方便。

本发明的最大特征在于拆分了钻头钻齿成为一个一个的单体，工件大大减小，便于电镀(铸)和热压烧结，电镀(铸)和热压烧结大大简化，可以全面的真正意义上的实现全自动化、标准化、大规模化生产。激光焊接的全自动化、标准化、大规模化生产已经是众所周知的。

附图说明

图1、4——金刚石刀头示意图

图2、5——为地质钻头的钻筒示意图

图3、6——激光焊接示意图

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明。

图1、4是金刚石刀头示意图。图中1表示金刚石刀头的基体，2表示结合在金刚石刀头基体(1)上的金属合金过渡层，3表示结合在金属合金过渡层(2)上的金刚石金属合金复合层。

图2、5是地质钻头钻筒示意图。图中1表示钻筒的钻身，2表示钻头钻筒的螺纹，3表示钻头钻筒上端口预留给金刚石刀头的U型焊接口，4表示地质钻头的水口。

图3、6是激光焊接示意图。图中1表示金刚石刀头的基体，2表示地质钻头的钻筒基体，3表示激光焊接接缝，4表示地质钻头的水口。

第一方案是按图3示意图，将一个一个金刚石刀头(1)***地质钻头钻筒(2)上端口上预留的凹槽中，然后沿着激光焊接缝(3)借助激光焊接机利用激光焊接成为一个整体。

第二方案是按图6示意图，将一个一个的金刚石刀头(1)和钻筒(2)上端平头对接，预留地质钻头水口(4)，然后沿着激光焊接缝(3)借助激光焊接机利用激光焊接成为一个整体。

焊接好的半成品再经过后续加工及装饰，然后制造成为高效金刚石地质钻头。

Claims (6)

1.一种高效金刚石地质钻头的制造方法，其特征是在于把地质钻头的钻齿拆分成为一个一个的单体——金刚石刀头，首先采用电镀(电铸)或热压烧结生产工艺制造出来一个一个的金刚石刀头单体，然后借助激光焊接机利用激光，将一个一个的金刚石刀头单体焊接到地质钻头的钻筒上去，从而制造出高效金刚石地质钻头。

2.金刚石刀头单体可以含有钢坯基体，也可以不含有钢坯基体。

3.金刚石刀头各单体之间的硬度可以是同一种硬度，也可以是多种硬度的组合。

4.金刚石刀头各单体的形状只要是符合地质钻头尺寸的要求，不受任何制约。

5.金刚石刀头单体与地质钻头钻筒之间的焊接工艺路线可以是先激光焊接后机械加工，也可以先机械加工后激光焊接。

6.激光焊接缝可以是直线、斜线、弧线、U型线、锯齿线、波纹线等任意形式的接缝。

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