防弹陶瓷孔加工中金刚石钻头的磨损研究

通过防弹陶瓷孔的加工实验,对烧结金刚石钻头的磨损状况进行研究。分析钻头唇面的磨损变相及打滑现象,指出内外径金刚石承受的切削载荷差异是造成钻头唇面磨损变相的主要原因;打滑现象则是由于出露的金刚石磨损过快,胎体的磨损不能与之匹配造成的。根据磨损状况,提出改变金刚石品级、浓度分布、水口总宽度等改善磨损变相的措施以及采用弱包镶、改善胎体耐磨性、优化唇面和水口形状、控制冷却液流量等防止打滑的措施。该研究对优化防弹陶瓷加工工具设计,提高防弹陶瓷的加工效率和加工质量具有一定的参考价值。     

有序排布热压孕镶金刚石钻头的性能研究

用点胶-热压法制备了有序排布孕镶金刚石钻头,并用形貌仪观测了钻头的表面形态以及通过室内钻进实验研究其钻进性能。结果表明:在进尺数相同的情况下,有序排布钻头的钻进效率比随机排布钻头高出23%,有序排布钻头的金刚石颗粒出刃高度比随机排布钻头高出1倍;而且有序排布钻头的胎体磨损呈有利于金刚石颗粒自锐的蝌蚪状。有序排布的钻头金刚石表面出现微破碎,与随机排布钻头的2种金刚石极端磨损形貌相比,在钻进过程中优势明显。      

CVD金刚石条强化孕镶金刚石钻头的试验研究

本文将经过激光切割的CVD金刚石条镶嵌到传统的孕镶金刚石钻头胎体中,研制了一种新型的硬支点强化型金刚石钻头,以提高钻头在坚硬地层中的钻进效率和使用寿命。介绍了该新型钻头的设计及制造工艺,并进行了室内钻进试验。结果表明：与聚晶金刚石柱强化孕镶金刚石钻头相比,CVD金刚石条强化的孕镶金刚石钻头的钻进效率较高,达5．575m／h,且该钻头的磨损程度更小,使用寿命长。在钻进过程中更加稳定.     

金刚石钻头井底流场CFD模拟研究

运用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）理论,采用RNG k-ε模型及连续性方程对常规?75/?49 mm钻头的井底流场进行了数值模拟,分析了井底压力、流速、剪力分布特征及水口涡流对唇面流场的影响,针对钻齿的冷却不充分部位及冲蚀严重部位提出了金刚石匹配优化设计建议。模拟结果表明:常规?75/?49 mm钻头模型唇面压力分布梯度是由内沿指向外沿逐级递减的,由于水口涡流的存在,其介质流速云图、剪力等高云图呈扭曲"凸"形分布。      

多层水口高胎体孕镶金刚石钻头研究

随着现代钻进的不断发展,高胎体钻头很好地解决了钻头寿命和实效的对立问题,多层水口成为高胎体钻头研究的一个重要方向。本文对多层水口钻头的胎体高度、水口和结构等进行了优化设计,给出了热压法孕镶金刚石钻头的烧结工艺,为多层水口孕镶金刚石钻头的设计提供了参考依据。试制了一个石墨堵口的多层水口孕镶金刚石钻头,并对其进行了室内实钻试验。试验结果表明,采用石墨堵口的多层水口钻头的第二层水口能够较好出露,证明了多层水口孕镶金刚石钻头设计的可行性。     

用于钻进钢筋混凝土构件的金刚石钻头的研制

钢筋混凝土结构因内部有钢筋,且自身强度等级较高,在钻孔过程中施工难度大,钻进效率低,经常出现钻头断齿现象。针对这些现象,从调整钻头胎体性能、改进钻头结构和增加磨料种类3个方面进行试验。为提高金刚石钻头钻进效率,采用中软性能的钻头胎体,并添加立方氮化硼（CBN）磨料,提高钻头工作唇面上磨料的切削性能;为使钻头钻进平稳,采用斜水口和奇数齿结构钻头,防止钻齿在孔底与钢筋产生全断面接触,避免钻齿瞬时冲击载荷过大而发生断齿。试验结果表明:使用?75mm钻头,钻进压力6.5 MPa、钻头线速度2.1 m/s、冷却液流量25 L/min时,钻头的平均钻进时效可达到1.12m/h,钻头寿命28m,无断齿现象;表明本试验的钻头设计工艺正确,结构合理,可满足施工现场的生产需求。      

如何正确合理选用金刚石钻头

本文对金刚石钻头的特点、磨削岩石的机理进行了较为详细的分析。金刚石钻头在钻进过程中,要保持金刚石合理的出刃,使钻头胎体与金刚石达到相应的磨损,并对不同岩层给出了对应的金刚石浓度。依据岩层的硬度和耐磨性,选用适用所钻切岩层的钻头形状,根据实践经验给定了常用金刚石钻头胎体端面形状及用途,使用户选用的钻头达到最佳的钻进效果。     

干式钻进金刚石钻头的制备及钻进性能研究

对干式钻进金刚石钻头的优点和国内干式钻进市场的现状,以及干式钻进钻头胎体设计的原则等问题进行了概述,实验中引入超细钨铜合金粉末来解决钻头烧结及钻进过程中存在的问题。实验结果显示:采用质量分数为45%的钨铜合金粉末,配合Cu、Co及Ni等金属粉组成胎体,通过制粒、预压成型、脱蜡、烧结、焊接等工艺制备了实验钻头,当烧结温度为850℃,压力25 MPa,保温时间180s时,钻头刀头的硬度超过HRB110,金刚石出刃效果好。与韩国某公司钻头进行花岗岩钻进对比显示:本实验钻头钻进效率提高7%,寿命和韩国某公司钻头相当,体现出了良好的干式钻进性能。      

金刚石薄壁钻的制造及在建筑工程中的应用

本文介绍了金刚石钻头在国内外建筑工程中的应用情况。着重介绍了作者研制的金刚石薄壁钻头在几项重大工程中的使用情况,给出了合适的使用参数,比较了钻进效率,分析了刀齿磨损情况,提出了金刚石薄壁钻在制造和使用中应注意的问题。     

金刚石薄壁钻的制造及在建筑工程的应用

本文介绍了金刚石钻头在国内外建筑工程中的应用情况。着重介绍了作者研制的金刚石薄壁钻头在几项重大工程的使用情况，给出了合适的使用参数，比较了钻进效率，分析了刀齿磨损情况，提出了金刚石薄壁钻在制造和使用中应注意的问题。     

镶焊式金刚石取芯钻头的研制

提高金刚石取芯钻头寿命是提高整个矿产勘探效率的重要途径之一,特别是深孔钻探施工时,多采用高胎体金刚石取芯钻头。本实验首先利用热压法加工金刚石孕镶块,然后加工自带多层水口和水槽的新型钻头钢体,最后采用镶焊法将金刚石孕镶块与钻头钢体焊接在一起。试制的2只75/54.5mm金刚石取芯钻头,工作层高度达到22mm。野外实验证明:该钻头使用寿命分别达到86m和93m,比现场使用的普通金刚石取芯钻头,使用寿命分别提高120%和141%。     

钎焊烧结金刚石钻头试验研究

为优化钎焊烧结工艺,找到与不同地层相适应的钻头胎体配方,钎焊烧结φ36-7B、φ36-11B微型钻头,通过室内微钻试验以优化钎焊烧结工艺。结果显示:在高温低压的烧结环境下,胎体与金刚石结合良好;添加WC颗粒可以有效提高φ36-11B钻头胎体的耐磨性。      

PIV测速技术分析异型坯连铸结晶器流场

通过建立1[∶]1异型坯结晶器物理模型，采用PIV粒子测速技术，研究断面尺寸为767.3 mm×383.1 mm×103.2 mm异型坯结晶器不同工艺参数条件和不同水口结构对结晶器内流场的影响。PIV实验结果表明，减小拉速和增大水口底部内径可以有效地减小冲击深度，结晶器深度860 mm处水口中心最大流股速度分别下降了27.96%和41.46%；增加拉速和减小水口浸入深度可以提高流场下旋涡上顶点位置。通过减小拉速和浸入深度，增大水口底部内径可以改善结晶器内流场。     

适合强研磨性硬地层的新型混合钻头设计及现场应用

为提高金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头在强研磨性硬地层中的破岩效率和使用寿命,设计2只由PDC切削齿和金刚石孕镶块组合作为切削单元的PDC-金刚石孕镶块新型混合钻头,并在冀中某断层区块石英岩地层进行现场试验。试验结果表明:与同井段使用过的牙轮钻头的平均值相比,1#PDC-金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速提高52.30%,平均钻头进尺提高97.30%;与牙轮钻头的平均值和M1375D PDC钻头相比,2#PDC-金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速分别提高30.85%和 32.30%,平均钻头进尺分别提高70.50%和 47.40%。PDC-金刚石孕镶块混合钻头极大地提高了强研磨性硬地层中的钻进效率,降低了钻井成本。      

深部钻探绳索取心孕镶金刚石钻头的关键技术

本文探讨了深部绳索取心钻探钻头的工作特征,在量化分析钻头寿命对钻探效率影响的基础上,集成研究了提高深孔钻头寿命的一些措施,包括提高工作层高度、加强保径、提高保径规的高度、采用金刚石有序排布技术、聚晶与工作层复合技术、粉末石墨装料技术以及采用合理钻进工艺参数等.所获得的结论对提高孕镶绳索取心钻头的效率和使用寿命有积极作用...     

提高金刚石钻头耐磨性和降低烧结温度的试验研究

目前，大多数金刚石钻头采用粉末冶金热压疗法烧结，热压法普遍存在烧结温度较高，对金刚石的原始强度产生不利的影响，也直接影响钻头的质量。同时，胎体配方还比较单一．钻头的耐磨性能不理想，在强研磨性岩层或破碎岩层中钻进寿命较低：这两方面的问题有待进一步研究解决。本文针对这两个问题，采用正交设计方法，在胎体材料中通过加入磷与硼元素，进行了有益的试验研究。结果表明：烧结温度有所下降，钻头的性能有了提高。     

胎体中含有铜锰阻尼合金成分的金刚石钻头研制及钻进试验

孕镶金刚石钻头在钻进过程中,经常会遇到有害的振动问题,这种振动极大地影响钻进的稳定性。阻尼合金能耗散振动能,可达到减振的目的。本实验用铜锰粉末代替63#配方中的663青铜粉,来制作金刚石钻头的胎体试样。对胎体试样进行力学性能测试及断口形貌分析,结果表明:相较于63#配方试样,质量分数40%铜锰粉末的胎体试样组织均匀,结构致密,硬度提升14.7%;孕镶金刚石钻头磨耗比提高13.2%,抗弯强度降低22.4%。钻进试验结果表明:在钻进均质花岗岩岩样时,质量分数40%的铜锰配方钻头与63#配方孕镶金刚石钻头钻进性能相近,钻进振动加速度幅度减小约4.3%,钻头阻尼性能提高,钻进过程更加平稳。      

提高电镀金刚石钻头保径能力的几种方法

在我国，电镀方法生产金刚石钻头已有近40年的历史。电镀方法生产金刚石钻头是在室温下进行，对金刚石没有任何热损伤；镍基合金胎体性能优良，对岩石有较广泛的适应性。但是，电镀金刚石钻头的保径效果差，特别是钻进硬、脆、碎岩石和钻进强研磨性岩石时尤其明显。本文分析比较了提高电镀金刚石钻头保径效果的几种新工艺包括双锥形工作面钻头、螺旋形水槽和半底喷式结构、聚晶保径规保径钻头、内外径和底唇面分开电镀法钻头、跟模电镀法钻头、镍钴锰合金胎体金刚石钻头，并给出了电镀镍钴锰合金金刚石钻头的电镀液配方及工艺参数。通过试验得出采用方柱状聚晶保径或采用镍钴锰合金胎体，电镀金刚石钻头的保径效果好，钻头寿命可提高30％以上。     

煤矿井下随钻测量定向钻进用PDC钻头的研制

煤矿井下随钻测量定向钻进需要设计高品质的PDC钻头。本论文从PDC钻头的结构参数到PDC切削齿的选型均进行了较深入的分析研究;同时研制了96 mm胎体式定向钻进用PDC钻头,并进行了现场试验,共钻进1个主孔和4个分支孔,平均钻进时效为4.12 m/h,累计进尺达1 001.6 m。试验结果表明,该钻头造斜效果好,使用寿命长,完全能满足使用要求。