定向钻进用胎体式PDC钻头烧结工艺研究

针对红阳二矿井下定向钻孔施工过程中钻头磨损严重、耐冲蚀性不足的情况,利用无压浸渍法烧结了2只钻头直径96 mm的胎体式PDC钻头。介绍了该胎体式钻头的烧结工艺过程,主要包括钻头钢体的制作、胎体部分的软膜成型、陶瓷模具的设计加工以及胎体配方设计。钻头配合ZYWL-6000D型千米定向钻机进行定向钻孔的施工试验,累计进尺3 000余m,钻头在施工过程中表现出良好的机械性能,避免了施工途中更换钻头的情况。

基于FDM工艺的胎体式PDC钻头基础母模快速成型技术

软模成型是胎体式金刚石复合片(PDC)钻头的主要制造方法,其基础母模的成型质量和效率是制约其发展和推广的主要因素。为此,针对基础母模成型依赖于人工、复杂的工装夹具以及精密加工机床的现状,提出将熔融沉积成型(FDM)应用于基础母模的快速成型方法。通过在PRO/E环境下进行钻头的3D建模和模具设计,获得基础母模的STL文件,直接驱动FDM快速原型设备实现基础母模的成型。实践表明,该方法可准确实施钻头结构设计,提高了基础母模的成型质量和生产效率,降低生产成本。

胎体式PDC钻头陶瓷模成型影响因素和规律研究

模具成型是胎体式PDC钻头制造中的一个重要环节,采用陶瓷模成型技术制造的钻头体,陶瓷模成型后的质量和形貌决定了钻头冠部形状和表面光滑程度,对钻头体烧结合格率具有重要意义。为了探究陶瓷模成型工艺,选取不同的成型温度和处理方式(未处理、抽真空、振动)作为主要影响因素,进行陶瓷模成型技术室内试验,得到了不同成型温度和处理方式下陶瓷模失水量变化曲线、失水总量和抗压强度。试验结果表明,成型温度对陶瓷模失水量影响较大,随着成型温度的升高,陶瓷模失水量增加,失水规律由线性转变为非线性。在100℃~200℃并辅助抽真空后陶瓷模抗压强度较大,其值为5.399MPa。采用该工艺试制的钻头表面光滑一致性好,为提高和完善胎体式PDC钻头陶瓷模成型工艺提供了试验依据。

高压水射流清理胎体式PDC钻头铸模工艺研究

一直以来,胎体式PDC钻头以其优质的特性受到客户的青睐,但生产工艺复杂。通过调研,国内大部分厂家在完成铸模陶土和石墨替代块清理工序中,均采用人工干式喷砂作业,该处理工艺对环境造成一定污染,危害职工健康,且生产效率不高,劳动强度大。因此,确定采用高压水射流清理铸模陶土和石墨替代块,彻底解决以上问题。

煤矿复杂硬地层用胎体式PDC钻头的研制

由于煤炭钻探和开采难度不断地增加,从而对破岩工具提出了更高的要求。胎体式PDC钻头因其优异的综合性能,得到了越来越广泛地应用。本文针对重庆松藻煤矿复杂硬地层的特点,研制了一种新型的Ф65mm胎体式PDC钻头,并进行了现场试验,试验结果表明:研制的PDC钻头耐磨性好,抗冲击能力强,能够有效地钻进复杂硬地层,其寿命大约是同类型钻头的1.5倍;同时在低钻压下可取得高进尺和高钻速,钻进时效可达25.2m/h,极大地提高了钻进效率,节约了钻进成本。