钻进过程中金刚石钻头磨损规律试验研究

为了研究人造金刚石孕镶钻头(以下简称钻头)磨损规律，采用均质人造岩石(瓷砖)进行钻进试验，并在试验过程中采用对钻头唇面进行连续显微照相和将钻头称重的方法，获得以下三点结论：(1)在钻进过程中，钻头唇面上出露出的金刚石量呈周期性变化，每变化一个周期钻头就换一层新的金刚石；(2)钻头的钻速随钻头唇面出露金刚石量而变化，金刚石出露多，钻头钻速高，反之亦然；(3)钻头磨损速度随钻头钻速的变化而变化，钻头钻速高，钻头磨损速度快，反之亦然。     

新型电镀弱包镶金刚石钻头研制

钻进极坚硬地层时钻头打滑的原因是：钻头胎体表面被磨钝的金刚石上端被胎体包裹，下端与岩石形成吻合的面接触，金刚石处于接近二向受力状态，影响金刚石新陈代谢的继续进行；发明专利“一种电镀弱包镶金刚石钻头的制作工艺”利用机械方法在金刚石表面包裹一层弱包镶层，然后利用电沉积方式制成电镀钻头；新型电镀弱包镶钻头工作原理是电镀胎体与金刚石之间具有一层没有粘结特性的弱包镶层，减弱了电镀胎体对金刚石的包镶能力，使钻头在胎体磨损不大的情况下，金刚石就会从电镀胎体中自行脱落下来，实现金刚石的换层。这种新型电镀弱包镶钻头能很好地解决钻进坚硬致密弱研磨性地层的打滑问题。     

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。      

金刚石钻头性能的调整

钻头性能取决于金刚石新陈代谢速度。调节钻头性能就是调节代谢速度。     

岩石可钻性与孕锒钻头设计原理

章推荐了一种新的,更准确的岩石可钻性表示与测定方法,建议用金刚石新陈代谢势头表示钻头性能,由此提出以下的钻头设计程序：根据岩石可钻性（A,B值）,孔底压力（P值）,确定金刚石新陈代谢势头,再根据势头确定钻头参数。作认为按以上方法设计钻头,可使钻头寿命及效率大幅度提高。     

仿生金刚石钻头非光滑表面优化研究

对仿生单元的直径和排列方式进行研究,探求合理的非光滑表面形态。通过加工四个仿生试样并进行磨耗比测试,实验结果显示:仿生试样B2和B3明显高于B1和B4,其中B3仿生试样最高,比B2高出2%,由此可知,最佳的仿生单元直径为2.0mm;然后加工小口径仿生金刚石钻头,将数个2.0mm仿生单元材料均匀排布于钻头底唇面上,并进行钻进试验,结果显示:仿生单元在合理范围内排布时,仿生金刚石钻头具有较高的钻进效率和较长的使用寿命,否则其性能并不比普通钻头优越。由实验可知,仿生单元均匀排布时,径向角度为24°和30°的仿生单元排布方式比较合理,明显提高了仿生金刚石钻头性能。     

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。     

双锥圆唇孕镶金刚石钻头的研制

本文介绍了一种新型金刚石钻头—双锥圆唇孕镶金刚石钻头—的设计原理、结构参数设计、及钻头所具有的提高钻进速度、提高钻头寿命和适应性及其他钻头可使用性。向岩心钻探行业推出了一种新型、实用的破岩工具。     

电镀金刚石钻头野外试验及效果分析

为了检验用含稀士添加剂的镀镍液制造的金刚石钻头的效果，采用该镀液生产了一批金刚石钻头，并在小秦岭金矿区进行了野外钻进试验。文章给出了金刚石钻头的制作条件，包括镀液配方和金刚石参数；介绍了试验矿区的地质条件、钻探设备及钻进工艺条件；对钻过的主要岩石的物理力学性质（摆球硬度、塑性系数、单轴抗压强度）和成分进行了测试和分析。钻进试验结果表明：该种电镀金刚石钻头具有寿命长、时效高和适应性强等优点，取得了较好的经济技术指标，但存在着钻头底唇拉槽、内外保径磨损较严重等问题。结合电镀金刚石钻头的制造工艺和钻头的磨损形态，分析认为这两个问题是由钻头钢体尺寸设计不合理引起的。     

新型硬岩超低压钻进用金刚石钻头

三峡工程在硬岩中施工ｄ１７５ｍｍ倒垂孔,为预防孔斜需要采用超低压钻进（最低钻压只有１．８ＭＰａ）。为此,开发研制了一种金刚石与胎体之间有一弱结合层的新型钻头。由于该种钻头新、旧金刚石的新陈代谢换层速度较普通钻头快,其抗打滑能力极强。现场钻进试验结果表明,该新型钻头不仅能克服钻头打滑,而且机械钻速和钻头寿命均有显著提高,综合指标提高幅度达２．０６倍。     

金刚石钻头钻削石材参数对其表面温度影响研究

1引言 在石材钴削中，由于金刚石钻头与石材之间的相对高速运动而在其接触界面产生各种复杂摩擦学现象。金刚石钻头与石材之间的摩擦，由于石材导热性差，大部分热量传到金刚石刀头中，使金刚石钻头表面温度升高，造成金刚石石墨化，金刚石切削能力降低，同时导致钻头基体产生热疲劳，强度和刚度降低，加工石材时噪音增加，振动加剧，钻头寿命降低，严重时金刚石刀头脱落，     

地质勘探大直径电镀金刚石钻头的研制与应用探讨

■91mm以上的大直径金刚石钻头在设计与使用上仍存在一定问题。采用低温电镀的方法制造人造金刚石孕镶钻头是钻头制造的一项高新技术。本文在理论分析与实际应用的基础上,论述了大直径电镀金刚石钻头必须特别注意强化钻头本身的防振性能与保径性能,介绍了大直径钻头结构设计与制造特点;在钻头使用上建议采用有效的减振钻具,推荐了“刚性满眼钻具”及其计算公式。介绍了这种钻头的实际应用效果。     

地质勘探大直径电镀金刚石钻头的研制与应用探讨

Ф９１ｍｍ以上的大直径金刚石钻头在设计与使用有仍存在一定问题。采用低温电镀的方法制造人造金刚石孕镶钻头是钻头制造的一项高新技术。本文在理论分析与实际应用的基础上，论述了大直径电镀金刚石钻头必须特别注意强化钻头本身的防振性能与保径性能，介绍了大直径钻头结构与制造特点；在钻关党代表处建议用采用有效的减振钻具，推荐了“刚性满眼钻具”及其计算公式。介绍了这种钻头的实际应用效果。     

PCB钻头上金刚石涂层的制备

本文在直径为0.8mm硬质合金钻头上进行沉积金刚石涂层的研究。在沉积之前,先用硝酸和铁氰化钾进行腐蚀处理,以去除表面的Co。用微波等离子体CVD设备进行金刚石的沉积。在金刚石涂层沉积过程中,钻头尖端在微波电磁场中产生辉光放电现象,导致钻头尖端刃部很难获得金刚石涂层。通过使用金属丝屏蔽的方法改变钻头周围的微波电磁场分布,成功的采用微波等离子体CVD法在钻头上沉积出了金刚石涂层。用扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱仪(EDS)和激光拉曼光谱(Raman)对钻头的表面形貌和金刚石薄膜的质量进行了表征,同时在铝基复合材料上进行了钻孔测试。结果表明金刚石薄膜表面比较光滑,晶粒尺寸较小,涂层质量良好,薄膜的附着力也较高。     

浅谈钻进打滑地层钻头的设计及钻进工艺的选择

孕镶人造金刚石钻头在钻进各类不同岩层中，经常出现“打滑”现象。所谓“打滑”就是在钻进中机械钻速低，甚至出现不进尺现象。遇有这种现象的岩层很多，如坚硬的石英层、花岗岩、燧石岩、灰岩、大理岩等。但遇有这种现象的岩层不一定都是打滑层，如井内漏失不能使用乳化液，钻机转数开不上去，钻头回转线速度低等。打滑层应是排除各种操作因素，使用正常孕镶钻头，正常参数钻进而机械钻速很低的岩层。     

新型优质孕镶金刚石钻头研制

针对钻进中硬-坚硬岩层时钻头钻进效率低、寿命短等情况,研制了一种新型优质孕镶金刚石钻头.该钻头结合运用了交错式唇面和自形成同心圆齿设计,以及金刚石在胎体中的有序排列技术,提高了钻头在钻进该类岩层时的钻进效率及寿命.本文从理论上分析了这种新型钻头的碎岩机理,自形成同心圆齿钻头,使钻头在碎岩机理方面有所突破,并详细阐述了这种钻头的优越性:自形成同心圆齿交错式唇面钻头,减少了工作中钻头唇面与岩石的接触面积,提高了钻头对岩石的摩擦系数和摩擦力,有利于岩石体积破碎,提高碎岩速率;工作层胎体中金刚石按均匀有序方式排列,提高了金刚石的利用率,使钻头的钻进效率和使用寿命得到提高,同时提高了钻进质量的稳定性.实际应用中95/64 mm新型钻头的钻进时效比同规格普通钻头提高了52%,寿命提高了33%,钻进效果良好.     

专利信息

CN200680013551．5用于金刚石工具的切削分段和具有这种切削分段的金刚石工具,CN200680013551．5金刚石刀具,CN200710052484．4直流电镀铁基金刚石钻头方法,CN200710047371．5基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法,CN200710053616．5热压高磷铁基金刚石钻头及其制备方法     

复合电镀新工艺金刚石钻头的研制与应用

本文采用复合电镀新工艺来研制和生产金刚石钻头。在研制过程中,往普通钻头镀液中加入10g/l金刚石微粉,得到镍—钻—金刚石微粉复合镀层,提高了钻头胎体的耐磨性。将两种品级、三种粒度金刚石按一定比例混合使用,扩大了钻头的适用范围,提高了钻头的自锐性。通过改变内、外径和底唇面镀层厚度的比例,做到镀层基本同步消耗完。一年多来的工地现场使用结果证明,这种钻头适用于坚硬、强研磨性地层的钻进,具有时效快、寿命长的优点。     

混装金刚石工作原理及高性能制品设计

章用图解方法,把胎体表面上不同粒度金刚石变为有序状态,并给出不同粒度金刚石在磨削中所起的作用,作根据这种认识,设计出钻进混凝土,钢筋混凝土的高性能钻头,使钻头寿命提高了四倍,时效提高了50％,金刚石成本只有原来的一半。     

基于单只钻头金刚石用量控制的钎焊金刚石钻头制备

钎焊金刚石钻头在制备过程中金刚石用量不易控制,易导致钻头质量不稳定。为解决上述问题,研究分析了钎焊金刚石钻头布料机理,确定了金刚石用量计算公式。分别制备了规格为12mm,18mm,22mm,35mm的4种钎焊金刚石钻头,利用精密天平对金刚石用量进行称量,并与理论用量值进行对比分析。结果表明:当制备金刚石钻头数量为110~380只时,每只钻头金刚石用量差值区间为0.001~0.120ct;12mm,18mm,22mm与35mm钻头用量误差在2%以内;单只钻头金刚石用量分别为1.104ct,2.377ct,3.559ct,4.178ct,基本在理论用量区间内分布。上述结果表明:以单只钻头金刚石理论计算用量值指导生产过程是可行的。