金剛石鉆頭的質(zhì)量指標(biāo)主要有硬度、耐磨性、抗沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度和胎體線膨脹系數(shù),另外,還有胎體密度、胎體熱性能和包鑲金剛石能力等。胎體密度實(shí)際上間接反映了胎體硬度和耐磨性;胎體熱性能涉及其線膨脹系數(shù);而包鑲金剛石能力的指標(biāo)雖然重要,但難以用儀器檢測(cè)。在這些胎體性能指標(biāo)中,硬度與耐磨性是最重要的指標(biāo),關(guān)系到鉆頭對(duì)巖石的適應(yīng)性和鉆進(jìn)效率。熱壓金剛石鉆頭的胎體性能主要由胎體材料和熱壓工藝確定,其中前者是矛盾的主要方面。深部鉆探對(duì)金剛石鉆頭金剛石鉆頭胎體性能的基本要求如下:
(1)要有足夠的抗壓、抗沖擊強(qiáng)度和硬度,且胎體硬度與所鉆巖石相適應(yīng);
(2)對(duì)金剛石有良好的潤(rùn)濕性,能把金剛石牢固包鑲住,同時(shí)具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性,在高溫下不與金剛石起反應(yīng);
(3)熔點(diǎn)較低,對(duì)金剛石的熱腐蝕作用小;
(4)胎體的線膨脹系數(shù)與金剛石盡可能接近,減少金剛石的應(yīng)力影響;
(5)易于成形,并能與鉆頭鋼體牢固地焊接。
鉆頭胎體的性能要適應(yīng)所鉆進(jìn)巖層的性質(zhì),確保金剛石能夠適時(shí)出刃,這是孕鑲金剛石鉆頭的設(shè)計(jì)與選型的基本要點(diǎn)。根據(jù)深部鉆探特點(diǎn),可以采用預(yù)合金粉作為胎體材料,這是由于預(yù)合金粉比機(jī)械混合粉末元素分布均勻,從根本上避免了成分偏析,使胎體組織均勻、性能趨于一致;預(yù)合金粉合金化充分,使胎體具有較高硬度及抗沖擊強(qiáng)度,可大大提高鉆頭的抗壓、抗彎強(qiáng)度,增強(qiáng)對(duì)金剛石的包鑲能力,提高金剛石鉆頭壽命。
