钎焊烧结金刚石钻头的试验研究

发布时间：2020-09-01 21:40

　　多层钎焊金刚石钻头因为其高效的钻进效率和较长的使用寿命而被大量的应用在各行各业,钻头在使用过程中需要胎体的磨损速率和金刚石的出刃速率存在合适的比例关系,才能达到最大的钻进效率和最长的使用寿命,本文主要通过“ZHR-15Q真空活化钎焊烧结机”,烧结36×20.5-7B/M841、36×20.5-11B/M841、36×20.5-11W/M841三种微型钻头(以下简称7B、11B、11W),并进行室内微钻试验、SEM扫描电镜以及EDS能谱分析,通过对样块的硬度、金相和摩擦磨损试验,优化钻头烧结工艺和配方。本文的主要结论如下:(1)在微钻试验条件下,金刚石钻头7B、11B的钻进效率分别达到了1.188m/h和0.936m/h,表明加入WC颗粒的11B钻头耐磨性优于7B钻头,但7B钻头易于出刃,钻进效率较高。(2)SEM、EDS分析表明,钎焊烧结金刚石钻头在扫描电镜下至少放大3500倍观察时,胎体与金刚石颗粒结合良好,未见缝隙;钻头的出刃率分别为86.736%、84.046%,脱落率分别为3.332%、1.304%。(3)面扫描分析发现,金刚石颗粒边界处或一定区域内存在Cr元素的富集,实现了金刚石与胎体的化学冶金结合。(4)摩擦磨损试验发现,摩擦系数有一个从不规则变为规则的过程;由于WC颗粒的存在,11B钻头胎体的摩擦系数上下偏差值最大;11W钻头由于胎体硬度较大而摩擦系数上下偏差值较小。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG454;TG713.1
【部分图文】：

形貌,主要结构

形貌、烧结工艺以及胎体研究还较少。因此本文主要是在前人研究的基础上，通过追踪观察钻头上特定区域的金刚石颗粒从出刃--完好--破损--脱落的过程来研究其破碎机理；烧结不同配方的微型钻头，通过微钻试验和微观分析，来探究用于钻进天然大理石地层钻头的最优烧结工艺和胎体配方；通过对胎体特性的研究，来保证金刚石的出刃和脱落达到最优的关系，同时保证钻头最优的钻进效率和最长的使用寿命。通过摩擦磨损试验来探究此次烧结钻头适合钻进哪种地层，同时优化烧结工艺和胎体成份配比，通过 Hertz 理论来近似的表征磨损过程中的接触力的大小和接触应力的分布规律。1.3.2 研究内容1.3.2.1本文主要结构本文主要结构见图 1-1所示。

技术路线图,技术路线

的研究背景及其必要性，详细介绍了国内外钎焊烧结金刚石工具的研本论文所做工作的目的和研究内容。论文第二章介绍微型钻头的烧结微钻试验，总结多层钎焊烧结金刚石钻头在钻进过程中的碎岩机理和的宏观分析。第三章主要是通过扫描电镜和 EDS 能谱分析来观察胎体 Cr 元素是否有向金刚石表面集聚的现象，同时从胎体的金相分析和硬方面入手，研究本次烧结工艺下钻头胎体的性能，分析硬质相分布是否体材料是否致密。第四章主要通过钻头胎体的摩擦磨损试验，来探究磨性，利用 hertz 理论近似的来表征试验条件下侵入深度与接触面积的五章通过对研究内容和结果进行总结分析，总结此次烧结钻头的质量工艺提出建议，并对以后的发展做出展望。3.2.3技术路线本文的技术路线如图 1-2。

原理图,烧结机,钎焊,真空

ZHR-15Q真空活化钎焊烧结机外观图

【参考文献】