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凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法、模具和防磨帶.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510923718.2

申請日:

2015.12.14

公開號:

CN105537586A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B22F 3/10申請日:20151214|||公開
IPC分類號: B22F3/10; B22F7/06 主分類號: B22F3/10
申請人: 中國石油大學(北京)
發明人: 王鎮全; 張凱; 王德國
地址: 102249 北京市昌平區府學路18號
優先權:
專利代理機構: 北京三友知識產權代理有限公司 11127 代理人: 朱坤鵬
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510923718.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.02.16|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法、模具和防磨帶,該凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法包括以下步驟:步驟1、制作內表面具有該凹槽的砂模;步驟2、將多個聚晶金剛石一一對應的嵌入砂模的該凹槽內;步驟3、組裝成該模具;步驟4、將防磨基底材料粉料倒入下模內;步驟5、將該模具燒結,得到凸臺式金剛石復合材料防磨帶毛坯;步驟6、對該凸臺式金剛石復合材料防磨帶毛坯進行機加工,得到凸臺式金剛石復合材料防磨帶。本發明的有益效果是,可以實現凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工和塊狀聚晶金剛石在防磨帶中的出露,提高凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工質量和效率,使塊狀聚晶金剛石能保證足夠的出露量。

權利要求書

1.一種凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法,其特征在于,
該凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法采用了凸臺式金剛石復合材料防磨
帶的模具;
該模具(100)包括有下模(2)和套筒(4),下模(2)含有內外套設的砂模(22)
和圓環體(21),砂模(22)和圓環體(21)均為筒狀,圓環體(21)的軸線沿豎直
方向設置,砂模(22)的內表面設置有多個用于嵌設聚晶金剛石(93)的凹槽,套筒
(4)同軸套設于砂模(22)內,套筒(4)的外表面與砂模(22)的內表面之間形成
用于容納聚晶金剛石(93)的環形間隙;
該凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法包括以下步驟:
步驟1、制作內表面具有該凹槽的砂模(22);
步驟2、將多個聚晶金剛石(93)一一對應的嵌入砂模(22)的該凹槽內;
步驟3、組裝成該模具(100);
步驟4、將防磨基底材料粉料倒入下模(2)內;
步驟5、將該模具(100)燒結,得到凸臺式金剛石復合材料防磨帶毛坯;
步驟6、對該凸臺式金剛石復合材料防磨帶毛坯進行機加工,得到凸臺式金剛石
復合材料防磨帶。
2.根據權利要求1所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法,其特征在
于,該模具(100)還包括有上模(1)、砂芯(3)和套環體(6),上模(1)為卡設
在下模(2)的圓環體(21)上方的一個環形容器,該環形容器的底面設有多個連通
于砂模(22)內部的透孔(11),砂芯(3)設置于套筒(4)內,砂芯(3)的外徑等
于套筒(4)的內徑,套筒(4)的底部設有外緣(41),外緣(41)的外徑等于圓環
體(21)的內徑,砂模(22)的外徑等于圓環體(21)的內徑,套環體(6)設置于
套筒(4)的頂部并套設在砂芯(3)外,上模(1)內與該環形間隙連通。
3.根據權利要求1所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法,其特征在
于,所述步驟1包括:
步驟1.1、根據實際鉆井環境制作凸臺式金剛石復合材料防磨帶的硅橡膠模型;
步驟1.2、將該凸臺式金剛石復合材料防磨帶的硅橡膠模型同軸套置于該圓環體
(21)中,在圓環體(21)與該凸臺式金剛石復合材料防磨帶的模型之間注入精鑄粉
末砂,并在10℃~60℃下待該精鑄粉末砂成型后取出該凸臺式金剛石復合材料防磨帶
的硅橡膠模型,形成砂模(22)。
4.根據權利要求3所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法,其特征在
于,所述步驟1.1包括:
步驟1.1a、根據實際鉆井環境設計凸臺式金剛石復合材料防磨帶的結構參數;
步驟1.1b、利用三維造型軟件進行該凸臺式金剛石復合材料防磨帶的三維造型;
步驟1.1c、根據該凸臺式金剛石復合材料防磨帶的三維造型的結構繪制三維的薄
壁外殼(110),利用3D打印技術打印出該薄壁外殼(110);
該薄壁外殼(110)呈筒狀,該薄壁外殼(110)的內徑與該凸臺式金剛石復合材
料防磨帶的三維造型的外徑相同,沿該薄壁外殼(110)的徑向,該薄壁外殼(110)
的壁厚大于該凸臺式金剛石復合材料防磨帶上的聚晶金剛石(93)凸出的高度,該薄
壁外殼(110)的內表面設有多個與該凸臺式金剛石復合材料防磨帶上的聚晶金剛石
(93)相匹配的嵌入槽;
步驟1.1d、將硅橡膠注入該薄壁外殼(110),室溫成型后取出并形成圓柱狀的凸
臺式金剛石復合材料防磨帶的硅橡膠模型。
5.根據權利要求1所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法,其特征在
于,該聚晶金剛石(93)為石油和/或地質用熱穩定聚晶金剛石,該聚晶金剛石(93)
的形狀為圓柱體、棱柱體、長方體、弧面長方體或長圓形柱體。
6.根據權利要求1所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法,其特征在
于,步驟4還包括在該防磨基底材料上放粘結合金,該粘結合金為銅基合金、鎳基合
金、鈷基合金中的一種或多種的混合。
7.根據權利要求2所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法,其特征在
于,該步驟5包括:
步驟5.1、將該模具(100)放在燒結爐中燒結,在燒結爐空腔內放入塊狀石墨,
開始燒結,燒結溫度為1040℃~1100℃,使熔融的粘結合金逐漸從透孔浸滲到下模
中,保溫30分鐘~50分鐘。
8.根據權利要求7所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法,其特征在
于,該步驟5還包括:
步驟5.2、隨爐冷卻至將至900℃,取出空冷,制得凸臺式金剛石復合材料防磨
帶毛坯,在該防磨帶坯料中,該防磨基底材料粉料固化成防磨基底材料層(92),套
筒(4)、套環體(6)、聚晶金剛石(93)以及防磨基底材料層(92)燒結成一體,燒
結后的聚晶金剛石(93)與基底材料層(92)之間的粘結強度大于或者60MPa。
9.一種權利要求1中所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的模具,其特征在于,
該模具(100)包括有下模(2)和套筒(4),下模(2)含有內外套設的砂模(22)
和圓環體(21),砂模(22)和圓環體(21)均為筒狀,圓環體(21)的軸線沿豎直
方向設置,砂模(22)的內表面設置有多個用于嵌設聚晶金剛石(93)的凹槽,套筒
(4)同軸套設于砂模(22)內,套筒(4)的外表面與砂模(22)的內表面之間形成
用于容納聚晶金剛石(93)的環形間隙。
10.一種凸臺式金剛石復合材料防磨帶,其特征在于,該凸臺式金剛石復合材料
防磨帶采用權利要求1中所述的凸臺式金剛石復合材料防磨帶的加工方法制成,該凸
臺式金剛石復合材料防磨帶包括環形襯底(91)、防磨基底材料層(92)和多個聚晶
金剛石(93),防磨基底材料層(92)設置在環形襯底(91)的外表面,每個塊狀聚
晶金剛石(93)的一端鑲嵌于防磨基底材料層(92)內,每個塊狀聚晶金剛石(93)
的另一端置于防磨基底材料層(92)外,并且每個塊狀聚晶金剛石(93)的另一端的
端面相對于防磨基底材料層(92)凸出的距離均大于1mm且小于或者等于2mm。

關 鍵 詞:
臺式 金剛石 復合材料 防磨帶 加工 方法 模具
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