針狀硬質合金鑽頭

針狀硬質合金鑽進是改革開放以來我國鑽探工程發展起來的一項新技術。在中硬岩層中使用這種技術，比普通硬質合金和鋼粒鑽進具有效率高、質量好、成本低、鋼材消耗少等優越性。針狀硬質合金鑽進與金剛石鑽進配套實施分層鑽進，對於大力推廣小口徑金剛石鑽進具有重要的意義。

1、鑽進效率高

針狀硬質合金鑽頭有自磨出刃的特點，克取岩石的自由面多，有利於破碎岩石。在6~7級岩層中鑽進，比普通硬質合金鑽進提高效率1倍左右。 ^[1] 

2、鑽孔質量好

孔徑規則均勻，鑽孔彎曲度小。6~7級石灰岩岩心採取率可達80%~90%。

3、鑽頭壽命長

Φ56mm針狀合金鑽頭在7級石灰岩地層鑽進，平均鑽頭壽命9.92m，比普通硬質合金鑽頭壽命高3~5倍，最高鑽頭壽命達23.98。

4、鋼材消耗少

針狀合金鑽進，每米進尺鑽頭與磨料成本比普通硬質合金鑽進減少60%。

5、鑽頭材料來源可重複使用

鑽頭製造成本低，一個鑽頭可重複使用2~3次。

6、操作方便

勞動強度小，孔內清潔，安全性比較好。

7、能與金剛石鑽頭配合，實施分層鑽進

在某些6~7級與部分8級岩層使用針狀合金鑽進，能取得較好的效果，擴大了硬質合金鑽進的應用範圍。

針狀硬質合金鑽頭是把燒結好的針狀合金塊鑲焊到空白鑽頭上。它由針狀合金、胎體和鑽頭體三部分組成。

1、針狀合金部分

針狀合金部分即硬質點，它包鑲在胎體內，是鑽頭的刃部，是克取岩石的主要工具。

2、胎體

胎體是包鑲針狀合金的一種假合金，也稱胎體。胎體是用粉末冶金法制成的。製造胎體、保證胎體質量是製造鑽頭的關鍵。

3、鑽頭體

鑽頭體是鑽頭的鋼體部分。胎體鑲焊在鑽頭體上。針狀合金鑽頭與普通合金鑽頭相比，有三個顯著特點。

（1）多刃：針狀合金作為硬質點，均勻分佈在胎體內和鑽頭唇部，比普通合金鑽頭刃尖多。鑽進時，岩石有較多的自由面，有利於鑽頭克取岩石。岩石易形成體積破碎，因而機械鑽速較高，能鑽進普通合金鑽進難以鑽進的較硬岩層。

（2）自磨出刃：鑽進中，胎體隨着針狀合金的不斷磨耗而相應磨耗，從而形成自磨出刃。鑽頭唇部面積始終保持不變，直到針狀合金磨完為止。與普通合金鑽頭相比，鑽頭刃部不存在磨鈍問題，因而鑽速穩定，鑽頭壽命長。

（3）合金不易崩落：胎體將針狀合金牢固包鑲。鑽進中合金始終保持微露，所以不易崩落，能保證鑽頭有效克取岩石。

針狀硬質合金鑽頭的製造 ^[2] 

針狀硬質合金鑽頭的製造基本分為兩個過程：合金塊的加工和鑽頭半成品的組裝。

1.針狀合金塊的加工

針狀合金塊使用的牌號有 YG8、YG6、YG4C、YA6 等。抗彎強度大於1.4GPa ，硬度HRA 大88於 。針狀合金塊直徑1.8~2.2mm ，針狀合金塊長度10~16mm。鑽頭的外徑與內徑採用長度12~16mm的合金，有利於保徑。胎體唇面中間採用長度10~12mm的合金。胎體材料用鐵 粉、銅粉與硬脂酸鋅等粉末原料均勻混合而成。鐵粉在胎體中起骨架作用，銅粉為粘結金屬，燒結時將鐵粉顆粒粘連在一起，並能很好地焊接針狀合金。硬脂酸鋅是 潤滑劑，能提高胎體成型性能。胎體配方：鐵粉70%~80% 、銅粉30%~20%，硬脂酸鋅加入混合總量的0.5%~1% 。

2.鑽頭的組裝

按照不同直徑將胎體與鑽頭體進行組裝和鑲焊。根據配套鑽具的需要可採用下表所示的鑽頭直徑系列的具體尺寸。

鑽頭組裝標準表

鑽頭組裝時，應注意下面幾個問題：

（1）鑽頭體上鑲嵌胎塊的槽，可在銑牀或刨牀上加工，其寬度應與胎體寬度相吻合，不必留任何間隙。

（2）應該將厚度相同的胎塊鑲嵌在同一鑽頭上。保證各胎塊內外徑一致，防止內外徑磨損過快，影響鑽頭使用壽命。為此，應採用心子定位法。

（3）認真測量鑽頭外徑，其誤差應控制在0.3mm以內。

（4）鑲焊温度應控制在930~1100℃。噴槍火焰不得直接對住胎體，以免破壞胎體性能。