【提高聚晶金刚石复合片钻头加工水平的研究】
聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在矿业开采中扮演着重要角色，其性能直接影响钻探效率和使用寿命。通过对PDC钻头失效形式的深入研究，可以揭示影响其加工水平的关键因素，并提供改进措施。
1. 库体非正常磨损：
- 库体作为钻头的基础部分，其材质、加工精度和热处理工艺至关重要。选择如42CrMo或35CrMnSi等低碳合金钢，确保良好的机械性能、热振性和抗腐蚀性。
- 热处理环节不可忽视，淬火后低温回火能提升表面硬度至HRC40～42，形成回火马氏体组织，增强耐磨性。
2. 刀片磨损：
- 金刚石层与WC基托层分离：这可能是由于金刚石涂层工艺不成熟，导致附着力不足。采取如钛粉和金刚石微粉烧结层、类金刚石膜或成分梯度层等先进技术，可以改善结合力，减缓金刚石层剥离。
- 宏观破裂：钻头在钻进时遇到硬质岩石或岩性变化，易受冲击导致破裂。应选择匹配钻机性能的PDC钻头，并保持稳定钻压和钻速，减少冲击。
3. 脱焊问题：
- 聚晶金刚石层焊接工艺复杂，要求严格控制参数。常见的焊接方法包括感应钎焊或火焰钎焊，使用银基钎料，加热温度通常设定在760～800℃。优化焊接工艺和材料选择，可以提高焊缝强度，防止使用过程中的脱焊。
此外，钻机的技术性能也直接影响PDC钻头的使用效果。例如，FRD-15型全液压钻机：
- 架柱式结构便于拆装搬运，操作台可独立或与泵站配合，保证操作安全，尤其在喷孔情况下。
- 全液压驱动和推进系统提供出色的防爆性能和钻进效率，同时具备轻推开孔和防卡转能力，降低钻具损耗。
- 液压钻杆退卸器简化了钻杆拆装，减轻工人劳动强度，提高生产效率。
- 辅助支撑架增加钻机稳定性，提高钻孔成孔率，确保施工安全。
然而，钻机操纵台的重量是一个问题，通过采用集成阀和插装阀可以减轻操纵台重量，便于井下搬运。
优化PDC钻头的库体材料、刀片磨损控制以及焊接工艺，配合高效稳定的钻机设备，能够显著提高PDC钻头的加工水平，延长使用寿命。这些研究结果对于矿业行业的钻探实践具有重要的参考价值。
