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鉆頭發(fā)展簡史

在PDC的生產(chǎn)技術(shù)尚未成熟，或者說PDC鉆頭剛開始開發(fā)之前的一段時間，就有廠家用無硬質(zhì)合金襯底的聚晶人造金剛石取代天然大顆粒金剛石來制造表鑲鉆頭。聚晶體的形狀有一端為圓錐的圓柱形、三角塊形、圓片形及矩形、塊形等多種，如GE公司的Geoset、Fomset，Beers公司的Syndax3以及鄭州三磨所的TSP，它們的共同特點是具有高熱穩(wěn)定性，即耐1000℃～1100℃的高溫，可直接燒結(jié)到由碳化鎢粉未及粘結(jié)金屬組成的鉆頭胎體的冠部作為鉆齒，破碎與切削地層。1969～1975年鄭州三磨所分別生產(chǎn)了幾種不同直徑的JR20SN一2聚晶體，首先用于保徑的孕鑲鉆頭和擴(kuò)孔器的制造，鉆進(jìn)礦山7級以下的地層，而后用6x 6mm聚晶體制造石油鉆頭，在勝利油田進(jìn)行試驗，以鉆進(jìn)同一井深2400m為例，聚晶鉆頭與硬質(zhì)合金鉆頭相比，每口井可節(jié)約1.1～1.2萬元，并節(jié)省78%的時間；聚晶鉆頭與牙輪鉆頭相比，節(jié)省成本50%以上，鉆井時間減少5～8天。另外1.8×5mm聚晶體制造的地質(zhì)取芯鉆頭、擴(kuò)孔器以及2.5×5mm聚晶體用于冶金、煤田及地質(zhì)孕鑲鉆頭的保徑，其效果也與天然金剛石相近。

鉆頭發(fā)展簡史
初期試驗存在的問題解決后，1976年12月GE公司推出了鉆頭專用PDC系列產(chǎn)品Stratapax，其性能有所改進(jìn)，更耐沖擊，也更有利于固定到鉆頭體上。與此同時Diamant B0art公司在波斯灣和北海鹽巖中、East.man Christensen公司在北海也進(jìn)行了一些較為成功的PDC鉆頭試驗。通過上述初步探索性試驗之后，80年代末一直到現(xiàn)在，PDC制造廠對PDC進(jìn)行了一系列的改進(jìn)與創(chuàng)新，使PDC的各項性能得到了很大提高，而各大鉆頭公司隨著能源市場的景氣、價格的不斷創(chuàng)新高，他們與石油公司一起積極開發(fā)了一系列新型PDC鉆頭，改善了使用效果與擴(kuò)大了使用領(lǐng)域。90年代起，從鉆頭水力學(xué)角度出發(fā)，通過完善鉆井泥漿以控制頁巖中鉆頭泥包現(xiàn)象獲得了成功，使解決鉆進(jìn)頁巖夾層存在的問題獲得了突破性進(jìn)展。PDC鉆頭的發(fā)展是Amoco公司發(fā)現(xiàn)了鉆頭損壞的原因是鉆頭旋轉(zhuǎn)偏擺(回旋)造成的，隨之發(fā)展了防鉆頭偏擺設(shè)計技術(shù)，各鉆頭制造廠從鉆頭設(shè)計角度出發(fā)對布齒結(jié)構(gòu)、刀翼結(jié)構(gòu)、鉆頭剖面形狀等采用了一系列防偏擺設(shè)計技術(shù)，將旋轉(zhuǎn)偏擺程度降低到。此外，Eastman Christensen公司將Amoco的防偏擺產(chǎn)品實現(xiàn)了商品化，采用了穩(wěn)定鉆頭工作裝置，使PDC在鉆進(jìn)時降低導(dǎo)致其破壞的劇烈偏擺載荷，正式推出了防旋轉(zhuǎn)偏擺鉆頭，這種鉆頭在多層(非均質(zhì)夾層)巖層鉆進(jìn)中更為有利。此外，鉆頭冠部形狀也由平面狀變?yōu)?～8刀翼甚至更多刀翼(螺旋形)的狀。
鉆頭按冷卻結(jié)構(gòu)可分為無冷卻孔及有冷卻孔兩種類型

在實際應(yīng)用過程中，我們了解到鉆頭是由一根完整的硬質(zhì)合金棒材，。而它的通用性廣，具有高強(qiáng)度、高硬度性能、切削速度快、耐磨損，紅硬性好的特點，適合加工各種材質(zhì)的零部件。鉆頭按冷卻結(jié)構(gòu)可分為無冷卻孔及有冷卻孔兩種類型。

一.特點及用途

()剛性好，強(qiáng)度高，容易獲得較高的鉆孔精度。

(2)能適合較復(fù)雜材質(zhì)的鉆孔，可選擇較高的切削速度。

(3)有效減少崩刃，具有良好的耐磨性。

(4)多層幾何切削端刃，提高排屑性能，保持較小的切削阻力。

(5)除常用的直角柄外，備有多種柄型，適合多種鉆機(jī)、鉆床配用。

(6)相比較可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭，整體硬質(zhì)合金鉆頭可修磨次數(shù)7～0次。

二.硬質(zhì)合金鉆頭選用要點：

加工零件前，首先按零件的材質(zhì)不同，選擇硬質(zhì)合金類型(P、M、K、S、N等);其次，按照鉆削孔的尺寸及深度，選擇不同的鉆頭尺寸及結(jié)構(gòu)，如兩刃、三刃、X型等;后，根據(jù)設(shè)備及產(chǎn)品精度選擇不同的切削參數(shù)。