一种地质勘探用聚晶金刚石钻头的制造方法

摘要

本发明公开了一种地质勘探用聚晶金刚石钻头的制造方法，具体包括以下步骤：步骤一：按照重量份选取金刚石粉末52‑55份、金属粉末46‑48份和粘接剂4‑6份，然后将金刚石粉末、金属粉末通入混料设备中进行混合，并且混合时间为20‑30min，然后将粘接剂通入混料设备中再一次将其混合均匀，从而得到混合料；本发明涉及金刚石钻头制造技术领域。该地质勘探用聚晶金刚石钻头的制造方法，通过在支撑板的两侧之间设置固定架，并通过驱动组件带动连接轴进行转动，从而使得固定架内的搅拌桶进行转动，同时配合固定块内的强力弹簧和连接杆能够使得搅拌桶左右晃动，从而加快物料的混合速度，提高混合效率。

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石钻头制造技术领域，具体为一种地质勘探用聚晶金刚 石钻头的制造方法。

背景技术

“地质勘探”即是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合 适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调 查研究活动。是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查矿产地质质和 量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质 资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进 行调查研究工作，聚晶金刚石复钻头的简称为PDC钻头，是地质钻探行业常 用的一种钻井工具。

中国专利公开了地质勘探钻头的制造方法(公开号：CN103801230A)该 专利按照金刚石粉52～56％和钛44～48％的比例混合均匀后另外加入占总原料 量0.35～0.39％的催化剂，放入真空炉内保持64～68分钟；再放入金刚石六 面顶压力机中进行高温高压合成，卸压后覆盖在合金基体上得到金刚石复合 片，加工成型后安装在钻杆上制成地质勘探钻头。根据该方法制得的地质勘 探钻头稳定性好、抗冲击韧性好、耐磨性高且磨耗比低。由于在制造钻头时 需要对粉末进行混合，一旦粉末混合不均匀则横容易导致钻头表面的硬度不 均匀，因此很容易导致其破碎，而目前的混料设备混料速度慢，效率较为低 下。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种地质勘探用聚晶金刚石钻头的 制造方法，解决了粉末混合不均匀则横容易导致钻头表面的硬度不均匀，而 目前的混料设备混料速度慢，效率较为低下的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种地质勘探用 聚晶金刚石钻头的制造方法，具体包括以下步骤：

步骤一：按照重量份选取金刚石粉末52-55份、金属粉末46-48份和粘 接剂4-6份，然后将金刚石粉末、金属粉末通入混料设备中进行混合，并且 混合时间为20-30min，然后将粘接剂通入混料设备中再一次将其混合均匀， 从而得到混合料；

混料设备的使用方法为：将金刚石粉末和金属粉末从物料管的内部通入 搅拌桶的内部，然后将位于限位槽内的限位块推至卡槽的内部，此时限位弹 簧被压缩，再通过调节件将置物盘内的转动盘转动90°，从而带动转动轴进 行转动，进一步使得挡板进行转动，此时的挡板处于水平状态，并将物料管 堵住，而且限位块在限位弹簧的作用下被推至限位槽的内部，从而将转动盘 进行固定；

此时启动转动电机带动第一槽轮进行转动，并通过V型带将带动第二槽 轮进行转动，从而带动连接轴进行转动，进一步使得固定架内的搅拌桶进行 转动，在转动的同时，一侧固定块内的强力弹簧被压缩，另一侧的强力弹簧 被拉长，从而使得搅拌桶在转动的同时能够左右晃动，从而对搅拌桶内的金 刚石粉末和金属粉末进行混合，并且物料管和搅拌电机在对应的行程槽内进 行滑动，并且移动板在滑动槽的内表面滑动连接，同时滑动板在固定架上进 行滑动；

同时启动搅拌电机带动搅拌轴进行转动，从而带动搅拌扇叶进行转动， 从而对金刚石粉末和金属粉末进行充分混合，混合完成后，通过外部的控制 器使得搅拌桶上的物料管方向向下，并通过调节件再次转动挡板，使得挡板 处于竖直状态，此时混合后的粉末从物料管落下，同时刷毛杆同步进行转动， 将搅拌桶内壁上粘附的粉末扫下即可；

步骤二：将混合料有规律的装入在钻头石墨模具内，并对石墨模具内的 混合料进行压实，再将石墨模具进行组装；

步骤三：将组装好的石墨模具送入真空炉内，然后启动真空炉进行热压 烧结，烧结完成后，等待炉温下降至800℃后，将其泄压出炉，从而得到烧结 完成钻头；

步骤四：将烧结完成的钻头在经机械加工，然后将其安装在钻杆上即可。

优选的，所述粘接剂为钴、镍和钼中的一种或者多种的混合物，所述金 属粉末为碳化钨粉末和钛粉末中的一种或者多种的混合物，所述真空炉内的 温度为980℃，压力为18MPa，保温时间为7min。

优选的，所述混料设备包括工作板，所述工作板顶部的两侧均固定连接 有支撑板，两个所述支撑板相对的一侧之间设置有搅拌组件，所述工作板顶 部一侧设置有驱动组件；

所述搅拌组件包括固定架，所述固定架的内部设置有搅拌桶，所述固定 架的内表面固定连接有若干个固定块，所述固定块的一侧开设有置物槽，所 述置物槽的内表面固定连接有强力弹簧，所述强力弹簧的一端固定连接有滑 动板，所述滑动板的一侧固定连接有连接杆，并且滑动板的外表面与置物槽 的内表面滑动，所述连接杆的一端与搅拌桶的外表面固定连接，所述搅拌桶 顶部和底部的前、后两侧均固定连接有滑动块，所述滑动块的外表面的上方 和下方均固定连接有移动板，所述固定架顶部和底部前、后两侧均开设有滑动槽，所述滑动槽的内表面与滑动块的外表面滑动连接。

优选的，所述驱动组件包括位于工作板顶部的转动电机，所述转动电机 的输出端固定连接有第一槽轮，所述固定架的两侧均固定连接有连接轴，两 个所述连接轴相对远离的一端均贯穿对应一侧的支撑板，位于左侧所述连接 轴的外表面固定连接有第二槽轮，所述第一槽轮的内表面与第二槽轮的内表 面通过V型带传动连接。

优选的，所述搅拌桶的顶部贯穿连接有物料管，所述物料管的顶端贯穿 固定架并延伸至固定架的外部，所述搅拌桶的底部固定连接有搅拌电机，所 述固定架的顶部和底部均开设有行程槽，位于上方所述行程槽的内表面与物 料管的外表面滑动连接，位于下方所述行程槽的内表面与搅拌电机的外表面 滑动连接。

优选的，所述搅拌电机的输出端通过联轴器固定连接有搅拌轴，所述搅 拌轴的顶端贯穿搅拌桶并延伸至搅拌桶的内部，所述搅拌轴的外表面固定连 接有若干个搅拌扇叶，所述搅拌轴的外表面固定连接有刷毛杆，所述刷毛杆 位于搅拌扇叶的下方，所述刷毛杆的一侧固定连接有刷毛，且刷毛与搅拌桶 的内表面相接触，所述刷毛杆的为一种U字形构件，所述搅拌轴的顶端通过 固定套固定连接有固定杆，所述固定杆的两端分别与刷毛杆的两端固定连接。

优选的，所述物料管为一种方管和圆管的组合件，所述物料管的内表面 设置有挡板，所述挡板的外表面固定连接有弹性橡胶套，并且挡板的两侧均 固定连接有转动轴，所述方管的两侧均固定连接有置物盘，所述转动轴的两 端均依次贯穿物料管和置物盘并延伸至置物盘的外部，并且转动轴的两端均 固定连接有转动盘，所述置物盘的内表面与转动盘外表面滑动连接，所述转 动盘的一侧固定连接有调节件。

优选的，所述转动盘表面的两侧均开设有限位槽，所述置物盘的内表面 开设有四个卡槽，两个相邻所述卡槽之间的夹角为90°，并且卡槽的内表面 固定连接有限位弹簧，所述限位弹簧的一端固定连接有限位块，所述限位块 的外表面与限位槽的内表面相适配。

(三)有益效果

本发明提供了一种地质勘探用聚晶金刚石钻头的制造方法。与现有技术 相比具备以下有益效果：

(1)、本发明中混料设备包括工作板，工作板顶部的两侧均固定连接有 支撑板，两个支撑板相对的一侧之间设置有搅拌组件，工作板顶部一侧设置 有驱动组件；搅拌组件包括固定架，固定架的内部设置有搅拌桶，固定架的 内表面固定连接有若干个固定块，固定块的一侧开设有置物槽，置物槽的内 表面固定连接有强力弹簧，强力弹簧的一端固定连接有滑动板，滑动板的一 侧固定连接有连接杆，并且滑动板的外表面与置物槽的内表面滑动，连接杆 的一端与搅拌桶的外表面固定连接，搅拌桶顶部和底部的前、后两侧均固定 连接有滑动块，滑动块的外表面的上方和下方均固定连接有移动板，固定架 顶部和底部前、后两侧均开设有滑动槽，滑动槽的内表面与滑动块的外表面 滑动连接，驱动组件包括位于工作板顶部的转动电机，转动电机的输出端固 定连接有第一槽轮，固定架的两侧均固定连接有连接轴，两个连接轴相对远 离的一端均贯穿对应一侧的支撑板，位于左侧连接轴的外表面固定连接有第 二槽轮，第一槽轮的内表面与第二槽轮的内表面通过V型带传动连接，通过 在支撑板的两侧之间设置固定架，并通过驱动组件带动连接轴进行转动，从 而使得固定架内的搅拌桶进行转动，同时配合固定块内的强力弹簧和连接杆 能够使得搅拌桶左右晃动，从而加快物料的混合速度，提高混合效率。

(2)、本发明中物料管为一种方管和圆管的组合件，物料管的内表面设 置有挡板，挡板的外表面固定连接有弹性橡胶套，并且挡板的两侧均固定连 接有转动轴，方管的两侧均固定连接有置物盘，转动轴的两端均依次贯穿物 料管和置物盘并延伸至置物盘的外部，并且转动轴的两端均固定连接有转动 盘，置物盘的内表面与转动盘外表面滑动连接，转动盘的一侧固定连接有调 节件，转动盘表面的两侧均开设有限位槽，置物盘的内表面开设有四个卡槽， 两个相邻卡槽之间的夹角为90°，并且卡槽的内表面固定连接有限位弹簧， 限位弹簧的一端固定连接有限位块，限位块的外表面与限位槽的内表面相适 配，通过在方管的两侧设置置物盘，配合限位槽和卡槽内的限位弹簧以及限 位块，能够调节挡板的状态，通过此结构能够避免在搅拌桶进行转动时物料 落下，此结构操作简单，易于推广。

(3)、本发明中搅拌电机的输出端通过联轴器固定连接有搅拌轴，搅拌 轴的顶端贯穿搅拌桶并延伸至搅拌桶的内部，搅拌轴的外表面固定连接有若 干个搅拌扇叶，搅拌轴的外表面固定连接有刷毛杆，刷毛杆位于搅拌扇叶的 下方，刷毛杆的一侧固定连接有刷毛，且刷毛与搅拌桶的内表面相接触，刷 毛杆的为一种U字形构件，搅拌轴的顶端通过固定套固定连接有固定杆，固 定杆的两端分别与刷毛杆的两端固定连接，通过在搅拌轴的外表面设置刷毛 杆，配合多个搅拌扇叶，能够实现对物料进行搅拌混合，并且在搅拌完成后 能够将粘附在搅拌桶内的物料清理干净，此结构较为简单，成本较低，能够 进一步提高其实用性。

附图说明

图1为本发明混料设备的外部结构的主视图；

图2为本发明固定架的外部结构示意图；

图3为本发明搅拌桶的内部结构主视图；

图4为本发明固定架的局部结构俯剖图；

图5为本发明图3中A处的局部结构放大图；

图6为本发明物料管的内部结构俯视图；

图7为本发明置物盘的内部结构侧视图。

图中，1、工作板；2、支撑板；3、搅拌组件；30、移动板；31、固定架； 32、搅拌桶；33、固定块；34、置物槽；35、强力弹簧；36、滑动板；37、 连接杆；38、滑动块；39、滑动槽；4、驱动组件；41、转动电机；42、第一 槽轮；43、连接轴；44、第二槽轮；45、V型带；46、物料管；47、搅拌电机； 48、行程槽；5、搅拌轴；6、搅拌扇叶；7、刷毛杆；8、固定杆；9、挡板； 10、弹性橡胶套；11、转动轴；12、限位块；13、置物盘；14、转动盘；15、 调节件；16、限位槽；17、卡槽；18、限位弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明实施例提供一种技术方案：一种地质勘探用聚晶金 刚石钻头的制造方法，具体包括以下步骤：

步骤一：按照重量份选取金刚石粉末54份、金属粉末47份和粘接剂5 份，然后将金刚石粉末、金属粉末通入混料设备中进行混合，并且混合时间 为25min，然后将粘接剂通入混料设备中再一次将其混合均匀，从而得到混合 料；

混料设备的使用方法为：将金刚石粉末和金属粉末从物料管46的内部通 入搅拌桶32的内部，然后将位于限位槽16内的限位块12推至卡槽17的内 部，此时限位弹簧18被压缩，再通过调节件15将置物盘13内的转动盘14 转动90°，从而带动转动轴11进行转动，进一步使得挡板9进行转动，此时 的挡板9处于水平状态，并将物料管46堵住，而且限位块12在限位弹簧18 的作用下被推至限位槽16的内部，从而将转动盘14进行固定；

此时启动转动电机41带动第一槽轮42进行转动，并通过V型带45将带 动第二槽轮44进行转动，从而带动连接轴43进行转动，进一步使得固定架 31内的搅拌桶32进行转动，在转动的同时，一侧固定块33内的强力弹簧35 被压缩，另一侧的强力弹簧35被拉长，从而使得搅拌桶32在转动的同时能 够左右晃动，从而对搅拌桶32内的金刚石粉末和金属粉末进行混合，并且物 料管46和搅拌电机47在对应的行程槽48内进行滑动，并且移动板30在滑动槽39的内表面滑动连接，同时滑动板36在固定架31上进行滑动；

同时启动搅拌电机47带动搅拌轴5进行转动，从而带动搅拌扇叶6进行 转动，从而对金刚石粉末和金属粉末进行充分混合，混合完成后，通过外部 的控制器使得搅拌桶32上的物料管46方向向下，并通过调节件15再次转动 挡板9，使得挡板9处于竖直状态，此时混合后的粉末从物料管46落下，同 时刷毛杆7同步进行转动，将搅拌桶32内壁上粘附的粉末扫下即可；

步骤二：将混合料有规律的装入在钻头石墨模具内，并对石墨模具内的 混合料进行压实，再将石墨模具进行组装；

步骤三：将组装好的石墨模具送入真空炉内，然后启动真空炉进行热压 烧结，烧结完成后，等待炉温下降至800℃后，将其泄压出炉，从而得到烧结 完成钻头；

步骤四：将烧结完成的钻头再经机械加工，然后将其安装在钻杆上即可。

本发明中，粘接剂为钴、镍和钼中的一种或者多种的混合物，金属粉末 为碳化钨粉末和钛粉末中的一种或者多种的混合物，真空炉内的温度为980℃， 压力为18MPa，保温时间为7min。

本发明中，混料设备包括工作板1，工作板1顶部的两侧均固定连接有支 撑板2，两个支撑板2相对的一侧之间设置有搅拌组件3，工作板1顶部一侧 设置有驱动组件4；搅拌组件3包括固定架31，固定架31的内部设置有搅拌 桶32，固定架31的内表面固定连接有若干个固定块33，固定块33的一侧开 设有置物槽34，置物槽34的内表面固定连接有强力弹簧35，强力弹簧35能 够使得搅拌桶32在固定架31的内部晃动，强力弹簧35的一端固定连接有滑 动板36，滑动板36的一侧固定连接有连接杆37，并且滑动板36的外表面与 置物槽34的内表面滑动，连接杆37的一端与搅拌桶32的外表面固定连接， 搅拌桶32顶部和底部的前、后两侧均固定连接有滑动块38，当搅拌桶32进 行晃动时，滑动块38在滑动槽39的内部进行滑动，滑动块38的外表面的上 方和下方均固定连接有移动板30，通过移动板30在固定架31上进行滑动， 能够对搅拌桶32进行限位，固定架31顶部和底部前、后两侧均开设有滑动 槽39，滑动槽39的内表面与滑动块38的外表面滑动连接，驱动组件4包括 位于工作板1顶部的转动电机41，转动电机41与外部电源电性连接，能够实 现正反转，并且通过外部的PLC控制器进行控制，转动电机41的输出端固定 连接有第一槽轮42，固定架31的两侧均固定连接有连接轴43，两个连接轴 43相对远离的一端均贯穿对应一侧的支撑板2，位于左侧连接轴43的外表面 固定连接有第二槽轮44，第一槽轮42的内表面与第二槽轮44的内表面通过 V型带45传动连接，转动电机41通过第一槽轮42和第二槽轮44之间的V型 带45使得连接轴43带动固定架31内的搅拌桶32进行旋转，使得搅拌桶32 内的物料上下晃动，通过在支撑板2的两侧之间设置固定架31，并通过驱动 组件4带动连接轴43进行转动，从而使得固定架31内的搅拌桶32进行转动， 同时配合固定块33内的强力弹簧35和连接杆37，能够使得搅拌桶32左右晃 动，从而加快物料的混合速度，提高混合效率，搅拌桶32的顶部贯穿连接有 物料管46，物料管46的顶端贯穿固定架31并延伸至固定架31的外部，搅拌 桶32的底部固定连接有搅拌电机47，固定架31的顶部和底部均开设有行程 槽48，位于上方行程槽48的内表面与物料管46的外表面滑动连接，位于下 方行程槽48的内表面与搅拌电机47的外表面滑动连接，搅拌电机47的输出 端通过联轴器固定连接有搅拌轴5，搅拌轴5的顶端贯穿搅拌桶32并延伸至 搅拌桶32的内部，搅拌轴5的外表面固定连接有若干个搅拌扇叶6，搅拌轴 5的外表面固定连接有刷毛杆7，刷毛杆7位于搅拌扇叶6的下方，刷毛杆7 的一侧固定连接有刷毛，且刷毛与搅拌桶32的内表面相接触，刷毛杆7的为 一种U字形构件，搅拌轴5的顶端通过固定套固定连接有固定杆8，固定杆8 的两端分别与刷毛杆7的两端固定连接，物料管46为一种方管和圆管的组合 件，物料管46的内表面设置有挡板9，挡板9的外表面固定连接有弹性橡胶 套10，弹性橡胶套10能够使得挡板9紧紧与物料管46的内壁相接触，防止 物料落出，并且挡板9的两侧均固定连接有转动轴11，方管的两侧均固定连 接有置物盘13，转动轴11的两端均依次贯穿物料管46和置物盘13并延伸至 置物盘13的外部，并且转动轴11的两端均固定连接有转动盘14，置物盘13 的内表面与转动盘14外表面滑动连接，转动盘14的一侧固定连接有调节件 15，转动盘14表面的两侧均开设有限位槽16，置物盘13的内表面开设有四个卡槽17，两个相邻卡槽17之间的夹角为90°，并且卡槽17的内表面固定 连接有限位弹簧18，限位弹簧18的一端固定连接有限位块12，限位块12的 外表面与限位槽16的内表面相适配，通过在方管的两侧设置置物盘13，配合 限位槽16和卡槽17内的限位弹簧18以及限位块12，能够调节挡板9的状态， 通过此结构能够避免在搅拌桶32进行转动时物料落下，此结构操作简单，易 于推广。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有 技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系 列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有 的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。