專利名稱：一種異形齒冠硬質合金齒的制作方法
技術領域：
一種異形齒冠硬質合金齒涉及一種用于石油、天然氣、礦山、水井及地質鉆探用的鑲齒牙輪鉆頭硬質合金齒制造技術領域。
背景技術：
由于牙輪鉆頭能適應在不同巖性的地層中鉆進，目前，它仍然是鉆井過程中的主要破巖工具之一，牙輪鉆頭的切削元件是牙齒，鉆頭牙齒按齒材分為鋼齒和鑲齒兩大類，鑲齒是通過過盈配合的方式將硬質合金齒緊固在錐形牙輪殼體上，硬質合金齒的形狀主要是楔形、勺形、錐球形、邊楔形，隨著粉末冶金材料技術的進步，硬質合金齒的強度和耐磨性綜合指標有了很大的提高，擴大了鑲齒鉆頭的使用范圍，使其不僅用于高強度的研磨性地層，也采用高出刃結構，用于中硬地層和軟地層，現有技術的缺點是不論是鋼齒或者鑲齒，由于其齒形的原因，牙輪鉆頭工作時，牙輪上的齒對井底巖石產生壓碎、沖擊和剪切，在惡劣的工況條件下，就會導致齒的破損、斷裂或嚴重磨損，影響破巖效率，傳統形狀的硬質合金齒的先期破損，仍然是制約牙輪鉆頭使用壽命和機械鉆速的主要因素之一。
本實用新型的目的是提供一種保證齒冠有足夠的出露高度，不同于楔形、勺形、錐球形、邊楔形的異形齒冠硬質合金齒。
實施方案為實現上述目的，本實用新型的異形齒下部為圓柱，與牙輪體過盈配合，齒冠上部的橫截面形狀為啞鈴形，啞鈴的球形部分沿齒的軸向延伸為半錐柱形，啞鈴的柄部沿齒的軸向并垂直于齒頂長度方向的截面為楔形，該截面在齒冠縱向上形成兩條側向齒溝，本實用新型的優點是這種齒具有錐形齒與楔形齒兩種齒的特點，既適合于較軟的地層，也適用于較硬、研磨性強的地層，由于這種異形齒冠的硬質合金齒齒冠兩側的半錐柱，加強了普通楔形齒的抗彎強度，當齒在鉆壓的作用下觸地，壓應力超過巖石的強度條件時，啞鈴形齒頂使巖石產生多方向的裂紋，并且，隨著錐形齒冠吃入地層深度的增加，裂紋迅速擴展，當牙輪轉動一個角度后，楔形齒溝部分對巖石產生強勁的刮切作用，異形齒冠合金齒齒冠兩側的半錐柱在鉆井過程中能起到延緩對齒冠側面和齒頂磨損的作用。


圖1是本實用新型的府視圖。
圖2是本實用新型的正面示意圖。
圖3是本實用新型的剖面示意圖。
圖4是本實用新型的立體圖。
圖5是本實用新型的安裝示意圖。
具體實施方法本實用新型包括齒柱4和齒冠3，齒冠3的下部為齒柱4，齒柱4為圓柱形，與牙輪5過盈配合，齒冠3上部為齒頂2，齒頂2的橫截面形狀為啞鈴形結構，啞鈴形結構齒頂2兩端的球形部分沿齒的軸向延伸為半錐柱形結構，啞鈴形結構的柄部沿齒的軸向并垂直于齒頂長度方向的截面為楔形結構，該截面在齒冠3縱向上兩面各有一條側向的齒溝1，齒冠3的高度與齒柱4的長度比大于等于0.5，小于等于1；為了減小齒冠3各面相貫處應力集中的影響，將齒冠3各面相貫處用圓弧過渡，從整體上，齒冠3是一個平滑過渡的復合結構；為了提高這種異形齒冠合金齒的耐磨性，其齒冠3的制造材料有兩種第一種是WC+Co的硬質合金齒冠，第二種是金剛石表層復合齒冠；這種異形齒冠的硬質合金齒齒柱4的外圓直徑從φ14～φ35，出露與埋深都≤1，楔形角為60°～90°，齒冠3橫截面的齒溝1深度為1～5mm；齒柱4底部有一錐形沉孔7，沉孔7可以是圓形，也可以是多邊形，沉孔7用來儲存固齒過程中被密封在齒孔內的空氣，保證齒柱4能被壓至齒孔的底部并節省齒材；這種異形硬質合金齒可采用粉末冶金的方法制造，也可以是在齒冠3的表面全部或者在齒冠3的頂部采用高壓和高溫下的工藝方法，覆蓋一層厚度為0.5～1.2mm聚晶金剛石復合材料，圖中6是牙爪。
權利要求1.一種異形齒冠硬質合金齒，包括齒柱和齒冠，其特征在于a.所述齒冠上部齒頂的橫截面為啞鈴形結構，啞鈴形結構兩端的球形部分沿齒的軸向延伸為半錐柱形結構，啞鈴形結構的柄部沿齒的軸向并垂直于齒頂長度方向的截面為楔形結構，在齒冠縱向上兩面各有一條側向的齒溝；b.所述齒冠的高度與齒柱的長度大于等于0.5，小于等于1，啞鈴柄部縱向截面的楔形角為60°～90°；c.所述齒柱的底部有一個圓錐形的沉孔。
2.根據權利要求1所述的一種異形齒冠硬質合金齒，其特征在于所述圓錐形的沉孔可以是圓形的，也可以是多邊形的。
3.根據權利要求1所述的一種異形齒冠硬質合金齒，其特征在于所述齒冠的制造材料可以是WC+Co，也可以是在齒冠表面包覆0.5mm～1.2mm的聚晶金剛石復合材料。
專利摘要一種異形齒冠硬質合金齒，涉及一種用于石油、天然氣、礦山、水井及地質鉆探用的鑲齒牙輪鉆頭硬質合金齒制造技術領域，本實用新型提供了一種保證齒冠有足夠的出露高度，不同于楔形、勺形、錐球形、邊楔形的異形齒冠硬質合金齒，本實用新型的異形齒下部為圓柱，與牙輪體過盈配合，齒冠上部的橫截面形狀為啞鈴形，本實用新型改變了傳統形狀的硬質合金齒的先期破損和在惡劣的工況條件下，容易導致齒的破損、斷裂或嚴重磨損等缺陷。
文檔編號E21B10/46GK2695600SQ20042003269
公開日2005年4月27日 申請日期2004年2月3日 優先權日2004年2月3日
發明者吳玲, 李建偉, 王霞, 鄭家偉 申請人:四川石油管理局成都總機械廠