(一)鉆頭的基本結(jié)構(gòu)和特點

    針狀硬質(zhì)合金鉆頭是把燒結(jié)好的針狀合金塊鑲焊到空白鉆頭上而制成。由針狀合金、胎體和鉆頭體三部分構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)如圖6-20所示。
    1.針狀合金部分：即所謂硬質(zhì)點，它裝鑲在胎體之中，是鉆頭的刃部，是克取巖石的主要部位。
    2.胎體。是包鑲針狀合金的一種假合金塊，亦稱胎塊。胎體是用粉末冶金法制造的。制造胎體是鉆頭的關(guān)鍵。
    3.鉆頭體：是鉆頭的鋼體部分，胎體鑲焊在鉆頭體上。

    針狀合金鉆頭與普通合金鉆頭相比，有三個顯著特點:

    (1).多刃：由于采用針狀合金作硬質(zhì)點，這些點均勻分布在鉆頭唇部，所以較普通合金鉆頭鋒刃多。鉆進時，巖石有較多的自由面，因而有利于鉆頭克取巖石，巖石在多刃的作用下成體積破碎，故鉆速較高，并能鉆進普通合金鉆頭難以鉆進的較硬地層。
    (2).“自磨出刃”：由于采用粉末冶金法制造胎體，鉆進中，胎體隨著針狀合金的不斷磨耗而相應(yīng)磨耗，形成“自磨出刃”，而且鉆頭唇面積始終不變，直到包鑲的針狀合金磨完為止。與普通合金鉆頭相比，鉆頭刃部不存在“磨鈍”的問題，故鉆速穩(wěn)定，鉆頭壽命長。
    (3).舍金不易崩落：針狀合金被胎體牢固包鑲，鉆進中合金始終保持微露，故不易崩落，保證了鉆頭有效地克取巖石。

    (二)鉆頭的制造工藝

     1.針狀合金塊的加工
     (1)原料

    針狀合金一日前使用的針狀合金牌號有YG8、YG6、YG4C、YA6等；抗彎強度在140公斤/毫米2以上，硬度HRA大于88。針狀合金直徑1.8～2.2毫米，對于研磨性大的巖層，可以采用較粗的合金(φ2.5以內(nèi))。針狀合金長度以1O～16毫米為宜，鉆頭的外徑與內(nèi)徑采用長12～16毫米的合金(有利于保徑)，鉆頭唇面中間采用長10～12毫米的合金。

    胎體料一是用鐵粉、銅粉、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。銅為粘結(jié)金屬，燒結(jié)時除了將鋏粉顆粒連接在一起，并能很好地焊接住針狀合金。硬脂酸鋅是潤滑荊，能提高胎體壓制成型性能。胎體配方目前主要用的是兩種(見表6-9)：1號胎體配方的物理機械性能較好，但用銅量較大；2號配方經(jīng)野外使用也完全符合要求。
    (2)設(shè)備：
    燒結(jié)法制造針狀合金塊的設(shè)備主要有兩大件：一為50噸的壓力機或沖床；二為20千伏安的燒結(jié)爐(二帶鉬絲爐或矽碳棒電爐)。此外，還需球磨混料、制作保護氣體等輔助設(shè)備。

    (3)工藝流程
    配料→混料(球磨混料4小時，球料比為3：1)→針狀合金擺裝→在鋼模中冷壓成型，見圖6-21，(壓制壓力5噸/厘米2，壓制密度6.5克/厘米3)→裝舟→燒結(jié)(1150℃～1200℃)→成品檢查→包裝出廠。
    2.鉆頭的組裝
    按照不同口徑將胎體與鉆頭體進行組裝和鑲焊，河南省地質(zhì)局用的鉆頭組裝的暫時標(biāo)準(zhǔn)如表6-10所示。北京粉末冶金研究所根據(jù)配套鉆進的需要建議采用表6-11所示的鉆頭11徑系列和具體配套尺寸。
    在進行鉆頭組裝時，應(yīng)注意下面幾個問題。

    (1)鉆頭體上鑲嵌胎塊的槽，可以在銑床、沖床或刨床上加工，其寬度應(yīng)與胎體寬吻合，不需保留任何間隙。
    (2)要將厚度一樣的胎塊組裝在同一鉆頭上，要保持各胎體內(nèi)外徑的一致，否則將造成內(nèi)外徑過快的磨損，降低鉆頭的壽命。為了達到內(nèi)外徑一致的目的，應(yīng)采用芯子定位鑲牢再焊的方法。
    (3)認真測量鉆頭的外徑，將外徑誤差控制在0.3毫米以內(nèi)。
    (4)焊溫要控制在930℃～1100℃之間，噴槍火焰不要直接對著胎體，以免破壞胎體的結(jié)構(gòu)和性能。