孕镶金刚石钻头磨损机理研究

孕镶金刚石钻头通过钻头胎体的持续磨损实现金刚石的自锐和高效破岩。因此,研究金刚石钻头磨损的影响因素及其影响程度和影响机理,对孕镶金刚石钻头的设计和使用非常重要。本次研究探讨了岩石物理力学性质、钻头胎体性能和钻进工艺参数等因素对孕镶金刚石钻头磨损过程和磨损机理的影响。分析表明,对钻头磨损最为显著的影响因素是岩石中的硬质颗粒导致的磨粒磨损,其次是钻头胎体与岩粉之间的粘着磨损,以及冲洗液中岩粉颗粒导致的冲蚀磨损。在此基础上,以不同硬度的钻头胎体摩擦磨损试验结果为例,探讨了钻头胎体性能及其内部硬质点对钻头磨损的影响机理。该研究成果可为科学设计与合理使用孕镶金刚石钻头提供依据。     

防止金刚石钻头打滑

在坑内钻进硬岩层时,人造金刚石钻头常打滑,此时金刚石不出刃,钻头和岩石互不磨损,钻头唇面光滑,金刚石有镜面反光现象.钻头打滑的原因是岩石致密坚硬,研磨性小,胎体不能在钻进过程中自磨而使金刚石出刃,因而钻头不能刻划岩石,岩石也不磨损钻头.     

电镀绳索取芯钻头应用的探讨

为了最佳地使用电镀钻头和保持最低的钻探成本,最有效的方法是选择适合钻头特征的钻进条件。虽然最高的钻头寿命并不意味着最低的钻探成本。金刚石钻头损坏其主要根源是磨热损伤（金刚石碳化）和磨料磨损（金刚石脱落）,而其磨损过程一般都遵循三个阶段:初期磨损、均匀磨损和急剧磨损。在研究钴进过程的最佳化生产条件中,由于钻探成本的开支不是唯一的一项钻头费用,所以就有必要对最低钻探成本的最高钻头切割岩石的旋转速度进行探讨。     

薄壁金刚石钻头钻进钢筋混凝土时钻头参数与钻头磨损之关系

无锡钻探工具厂金刚石钻头试验室用薄壁孕镶金刚石取心钻头在钢筋混凝土中进行钻进试验，以探索金刚石钻头对钢筋混凝土的可钻性，评价金刚石钻头技术参数对钻头磨损及其性能的影响。     

孕镶人造金刚石钻头磨损机理的模拟试验研究

本文评介了国内外金刚石和金刚石切削具磨损机理的研究方法和成果。在此基础上,采用微钻模拟钻进方法对此题目进行了较为深入的研究。通过试验、观测、分析得出或证实了如下认识,钻头胎体的磨损由磨蚀磨损和微切削磨损构成,其中,磨蚀是胎体磨损的基本类型;金刚石磨损从广义上可分成两大类:宏观型和微观型。宏观型磨损包括脱粒和脆性破裂;微观磨损包括研磨磨损、氧化磨损和石墨化磨损。作者认为,研究金刚石钻头的磨损机理对深入探究金刚石破岩机理和优化钻头结构参数设计有重要的理论意义和实际意义。     

关于金刚石钻头底出刃锐化处理的试验研究

在我国固体矿产地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的钻进方法。金刚石钻进时,破碎岩石是靠镶在钻头胎体中的金刚石底出刃完成的。随着钻孔的加深和孔底岩石的破碎,金刚石底出刃被磨损,直接影响机械钻速和钻头进尺,直至钻头报废。因此对钻头金刚石出刃磨锐问题,应该给予充分注意。俄罗斯Спирин В.И.教授等利用电化学原理对钻头底出刃进行锐化处理,以提高机械钻速和钻头进尺,基于此原理研制了野外用轻便式电化学锐化处理金刚石钻头的设备,工程应用验证,取得了很好的技术经济效果。     

关于孕镶金刚石钻头耐磨性的试验与研究

孕镶金刚石钻头的耐磨性是指钻头在钻进过程中抵抗岩石、岩粉磨损的能力而言。钻头耐磨性的强弱是影响孕镶金刚石钻头钻速和寿命的重要因素。由于孕镶金刚石钻头的工作层是由骨架材料、粘结金属和固结在里面的金刚石组成赋存关系十分复杂的，机械混合的假合金，所以无论哪个组份都会影响孕镶金刚石钻头的耐磨性。本文就孕镶金刚石钻头的耐磨性，谈些粗浅的认识。     

PDC复合层厚度对金刚石钻头性能影响的现场试验分析

在PDC钻头切削齿磨损机理研究基础上，进行了现场试验。结果表明，PDC切削齿复合层厚度对金刚石钻头的寿命及机械钻速有较大影响，因而切削齿复合层厚度的选择在金刚石钻头优化设计中是非常重要的。     

电镀金刚石孕镶钻头使用探讨

金刚石钻头损坏主要根源是热损伤(金刚石碳化)和磨料磨损(金刚石脱落),而其磨损过程的一般规律都遵循三个阶段:初期磨损段(初磨或磨合段)、均匀磨损段(正常磨损段)和急剧磨损段(非正常损坏段).图1所示为钻头典型磨损曲线.图中AB线段为初期磨损阶段,初期磨损率tg a_1是变化的,逐渐趋于稳定:BC线段为均匀磨损阶段,其磨损率tg a为常数:CD线段为急剧磨损阶段,其磨损率tg a_2比tg a大得多.     

金刚石钻头非正常磨损和破坏形态的分析

金刚石钻头非正常磨损的形式主要有钻头底唇拉槽、底唇抛光、偏磨、胎体快速磨损等,破坏的原因较复杂,不但与钻头的加工制造工艺有关,还与粘结材料的选用、金刚石品级、唇面形状、胎体与被钻切介质的匹配性能有关。对以上问题进行分析并找出了钻头非正常磨损产生的原因和破坏形态,提出了解决方法和措施。     

金刚石钻头的非正常磨损与变形

在金刚石钻进过程中，金刚石钻头的消耗占钻探成本的很大比重。当前，不少局、队严格注意了钻进规程，钻头平均寿命明显提高，每米金刚石消耗显著下降，其中以湖北省地质局效果最为显著，1977年全省钻头寿命平均为42米。本文对湖北三队上百个钻头的磨损进行了分析，就非正常磨损与变形找了原因，这对各使用单位改进操作，提高技术，有较大启发，对钻头制造单位提高钻头质量也有参考作用，故特发表此文，供有关单位参考。     

关于钻头胎体耐磨性研究的一点看法

孕镶人造金刚石钻头胎体的耐磨性是钻头性能的一个重要指标.近年来,许多人对此开展了研究工作,并取得了一定成效. 钻头胎体的磨损过程类似于一个研磨、抛光过程.了解一般金属的研磨与抛光过程的机理,对研究胎体磨损是有益的. 英国的鲍登与休斯对固体的抛光做了以下试验:     

高浓度孕镶金刚石钻头的工作效能

苏联超硬材料研究所进行的研究表明，在孕镶钻头胎体内合成金刚石的浓度对钻头的耐磨性能有很大的影响。合成金刚石浓度达70％的孕镶钻头保证不了有效的钻进。钻头工作过程中观察到金刚石颗粒裂碎和完全损坏以及胎体沿高度强烈不均匀的磨损。钻头金刚石浓度由70增至125％时，可有效地破碎岩石。在这个范围内随着浓度的增大而减少了金刚石的单位载荷，增加了金刚石颗粒的寿命，并观察到钻头的耐磨性能与浓度的关系几乎是直线的。     

影响夹层式钻头性能因素的研究

过对夹层结构金刚石钻头的应用研究发现，与同类普通金刚石钻头相比，该钻头的胎体配方硬度可以高HRC3～5；可以适当采用部分细粒度的金刚石替代粗粒度，甚至可以细一个粒度级，在降低成本的同时也能取得较好的效果，特别是在中硬地层(8～10级)钻进时效果尤其明显；易磨损层宽度的设计影响因素很多，总宽度一般是钻头的径向厚度的1/5～1/4比较好；在内缘耐磨层中添加5%～8%的RVD2型70/80目的金刚石进行弥散强化，或者将内缘耐磨层宽度设计成钻头宽度的1/3左右，可解决内缘耐磨层过早磨损而使钻头提前失效的问题。这些经验完善了夹层结构金刚石钻头的制造技术。     

电镀人造金刚石钻头试用效果探讨

详细介绍了低温电镀人造金刚石孕镶钻头在“打滑“地层中试用比热压人造金刚石和热压天然金刚石孕镶钻头技术经济效益高的情况，分析了该种钻头时效高、成本低、胎体磨损快，缘于电镀工艺特点和胎体合金成分诸因素，提出了在钻进中防止过快磨损的措施和途径。     

人造金刚石孕镶钻头磨损特征的研究

金刚石钻头定每转进尺钻进试验表明：在每转进尺合理范围内，钻头磨损率较低，在此范围外，则较高；并发现钻头多出现内喇叭型不均匀磨损唇面。本文从理论上解释了金刚石钻头出现这种磨损唇面的原因：即内侧金刚石切深、受力及每周碎岩体积较大；并据此探讨了包括镶钻头在内的金刚石镶嵌措施，以使唇面均匀磨损。     

孕镶钻头金刚石恒自锐速率钻进问题的探讨

尽管金刚石钻头的碎岩过程及原理，至今观点尚未统一，但必须保证钻头唇面有一定出刃量的金刚石，才能达到碎岩的目的，这是大家一致公认的。而对孕镶钻头来说，不是像表镶钻头那样把金刚石嵌在钻头唇部表面，而是均匀地分布在钻头唇部胎体内。在钻进开始时，首先由表层金刚石起碎岩作用，随着钻进过程中表层金刚石和胎体的逐渐磨损，胎体内部的金刚石不断出露（出刃）而达到不断碎岩（进尺）的目的。因而孕镶钻头的金刚石能否正常出刃，是关系到孕镶钻头能不能达到正常工作（碎岩），取得最佳经济效益的关键问题。笔者认为，通常人们所讲的孕镶钻头与     

双层水口超高胎体金刚石钻头孔底磨损过程分析

双层水口超高胎体金刚石钻头在深孔硬岩绳索取心钻进中具有其优势。根据CUG-2钻探参数监测系统的检测数据,对双层水口超高胎体金刚石钻头的孔底磨损过程及其优缺点进行了分析。结果显示,该钻头的使用寿命比常规金刚石钻头高近 1倍,但其孔底磨损过程比孕镶金刚石钻头复杂,尤其在两层水口的过渡期,容易造成孔底排粉不畅,甚至出现钻头唇面的非正常磨损。建议在钻头第二层水口中增加挡水片;在两层水口过渡层采用较软的胎体;把第二层水口的下端形状设计为圆弧形。      

岩心钻探金刚石钻头的非正常磨损

我局近几年来逐步推广金刚石钻探，取得了较好效果，但由于设备、工艺不配套和技术操作等原因，直接影响了钻头寿命的提高，最近对一批钻头进行分析发现，非正常磨损的比重达69.4％，连同钻头售价不合理导致钻探成本人为增高，成为金刚石钻探发展的障碍。影响钻头寿命因素很多，从金刚石质量、钻头加工方法、地层的适应性到钻进工艺和技术操作都和钻头的综合经济指标紧密相连，钻头长寿命要经过设计、加工、管理和现场操作人员的共同努力。操作中的微小疏忽，将会导致钻头的非正常磨损或损坏，所以每一回次终了，要仔细观察钻头形态变化，正确判定     

孕镶金刚石钻头胎体结构对钻头寿命的影响

孕镶金刚石钻头,是当前国内机械岩心钻探中使用数量较多的钻头。因此,造好钻头、用好钻头,是提高钻探经济效益的关键问题之一。本文从孕镶金刚石钻头胎体结构的一些内在特征入手,分析影响孕镶金刚石钻头寿命的原因采进行探讨。一、孕镶金刚石钻头的磨损当孕镶金刚石钻头使用得当,适应所钻岩层,机械钻速均匀的情况下,金刚石孕镶层会逐渐磨完。但实际上,由于钻进参数、钻进条件、钻头质量、胎体内部结构等方面原因,会使钻头早期磨损,拉槽而失去工作能力。我们对164个上砂,六○二厂、φ56普通双管孕镶钻头的磨损情况,作如下粗略的统计分析(表1)。