目前，硬質(zhì)合金鉆頭種類(lèi)繁多，用途各異，但歸納起來(lái)可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是取心式硬質(zhì)合金鉆頭，它的特點(diǎn)是鉆頭呈環(huán)狀，鉆進(jìn)后能取出圓柱狀的巖心，所以又稱(chēng)環(huán)狀巖心合金鉆頭，這是巖心鉆探最常用的一類(lèi)鉆頭；另一類(lèi)是不取心式硬質(zhì)合金鉆頭。它的特點(diǎn)是鉆頭底部全面鑲有合金，進(jìn)行全面鉆進(jìn)不取巖心，所以又可稱(chēng)為全面合金鉆頭，這是鉆進(jìn)覆蓋層、軟巖最常用的一類(lèi)鉆頭。

       取心式合金鉆頭又可根據(jù)鉆進(jìn)巖石的性質(zhì)，分為磨銳式鉆頭與自磨式鉆頭兩種，磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭鑲嵌有可以修磨的磨銳式合金；這種鉆頭在鉆進(jìn)時(shí)合金會(huì)不斷磨損而變鈍，鉆速也隨之逐漸下降。自磨式硬質(zhì)合金鉆頭鑲嵌有小斷面(薄片或圓柱狀)的自磨式合金；這種鉆頭鉆進(jìn)時(shí)合金不被磨鈍，鉆速基本不變，見(jiàn)圖3-25和圖3-26。

       在鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)地層的特點(diǎn)和要求及巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，來(lái)選擇或設(shè)計(jì)硬質(zhì)合金鉆頭的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)將各種不同地層使用的典型硬質(zhì)合金鉆頭介紹如下：

       (一)螺旋肋骨式鉆頭
       此型鉆頭采用K572型號(hào)硬質(zhì)合金鑲嵌制成，鉆頭外側(cè)有三塊與鉆頭底唇水平面呈45°角的螺旋肋骨，材料為35號(hào)鋼。其結(jié)構(gòu)如圖3—27所示。
       螺旋肋骨之作用在于能使沖洗液呈螺旋狀上升，這樣就加速了孔底巖粉上升速度，保證孔底清潔，減少孔內(nèi)阻力，從而提高了鉆進(jìn)速度。在使用此型鉆頭時(shí)，為使鉆進(jìn)平穩(wěn)，避免鉆孔彎曲，須采用特制的巖心管。

       螺旋肋骨鉆頭適用于2-4級(jí)松軟塑性巖層、覆蓋層。粘土層、風(fēng)化砂巖及鋁土頁(yè)巖等。這種鉆頭，經(jīng)地勘隊(duì)使用證明，在2-4級(jí)松軟地層中鉆進(jìn)，能大大提高鉆進(jìn)效率。如某地勘隊(duì)在江西頁(yè)巖夾薄層砂巖和結(jié)核巖層中使用，效果比一般肋骨鉆頭鉆進(jìn)效率提高1～1.5倍。當(dāng)一般鉆速達(dá)3.6×10^-3 m/s時(shí)，純機(jī)械鉆速可達(dá)(0.75～1.2)×10^-2 m/s，最高達(dá)1.62×10^-2 m/s。

      螺旋肋骨鉆頭的規(guī)格尺寸見(jiàn)表3-7。

       (二)階梯式肋骨鉆頭
       此型鉆頭采用K531型號(hào)硬質(zhì)合金鑲嵌而成，其特點(diǎn)是肋骨片較厚，水口寬大，鉆進(jìn)時(shí)的實(shí)際孔徑相當(dāng)于大一級(jí)的鉆頭直徑，孔底為階梯狀。其結(jié)果如圖3-28所示。
      階梯肋骨鉆頭適用于3～5級(jí)巖層，如頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖和膠結(jié)不緊的砂巖等。鉆進(jìn)時(shí)，階梯肋骨進(jìn)行擴(kuò)孔，可保持一定的鉆頭內(nèi)外間隙。使用該鉆頭鉆進(jìn)時(shí)的平均機(jī)械鉆速為(6～9)×10^-4m/s，平均回次進(jìn)尺為3～5m，鉆頭進(jìn)尺12～14m。階梯肋骨鉆頭的規(guī)格尺寸見(jiàn)表3-8。
     (三)普通式(內(nèi)外鑲)硬質(zhì)合金鉆頭
     普通式硬質(zhì)合金鉆頭又稱(chēng)5·5·13式硬質(zhì)合金鉆頭，采用K573或K531型合金制成，內(nèi)外出刃為1～2mm，底出刃為1～3mm，合金修磨之刃尖角為50°～60°，可以直鑲也可以斜鑲，切削角為65°～90°。其構(gòu)造如圖3-29所示。
    以T573型合金鑲制的鉆頭可用于中硬地層；以K531型合金鑲制的鉆頭可用于堅(jiān)硬地層；一般這種鉆頭廣泛用于2～5級(jí)巖石中鉆進(jìn)，如均質(zhì)石灰?guī)r、大理巖、較疏松的砂巖及頁(yè)巖等。在5～6級(jí)巖層中鉆進(jìn)，回次進(jìn)尺2.5～6m，單位小時(shí)進(jìn)尺2.5～3.5m，回次鉆進(jìn)時(shí)間可達(dá)1～1.5h。如采用5×10的八角柱狀硬質(zhì)合金鉆進(jìn)時(shí)，效果更為顯著。普通式(內(nèi)外鑲)硬質(zhì)合金鉆頭的規(guī)格尺寸見(jiàn)表3-9。
     (四)大八角硬質(zhì)合金鉆頭
     鉆頭采用K534型硬質(zhì)合金制成，鉆頭壁厚10mm，合金內(nèi)出刃2mm，外出刃1mm，底出刃2.5mm，切削角為75°～85°，合金斜鑲也可直鑲。鉆頭結(jié)構(gòu)如圖3-30所示。
      大八角合金鉆頭適宜于鉆進(jìn)6～7級(jí)及部分8級(jí)不均質(zhì)巖層，以及軟硬不均，含有夾層的巖石，如長(zhǎng)石灰?guī)r，硅化灰?guī)r和凝灰?guī)r等，平均機(jī)械鉆速為(3.9-4.8)×10^-4 m/s，回次進(jìn)尺2～4m，鉆頭進(jìn)尺可達(dá)5～10m。大八角硬質(zhì)合金鉆頭的規(guī)格尺寸見(jiàn)表3-10。
     (五)自磨式針狀硬質(zhì)合金鉆頭
     在我國(guó)，自磨式針狀硬質(zhì)合金鉆頭，多采用胎塊式針狀硬質(zhì)合金鉆頭，其結(jié)構(gòu)如圖3-31所示。胎塊式預(yù)制品如圖3-32所示，可根據(jù)需要把它鑲焊在鉆頭體上。
     胎塊式針狀硬質(zhì)合金鉆頭適宜于在6～7級(jí)及部分8級(jí)巖層中鉆進(jìn)，其機(jī)械鉆速高，回次進(jìn)尺長(zhǎng)，鉆頭壽命長(zhǎng)，并且鉆孔質(zhì)量好，操作方便，成本也較低。

     經(jīng)研究和試驗(yàn)，選定胎塊為70%鐵粉與30%銅粉燒結(jié)的假合金具有較好的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性，以及合適的硬度，適用范圍較廣，但耗銅量偏多。有時(shí)也采用80%鐵粉與20%銅粉燒結(jié)的胎體，但其性能不如前者。在胎塊中主要起碎巖作用的支點(diǎn)—針狀合金對(duì)鉆進(jìn)性能影響很大。

     試驗(yàn)證明：合金材質(zhì)以YG4c、YG6、YG8三種效果較好，新型合金YA6也是比較理想的一種。針狀合金的直徑以1.8～2mm為宜，直徑過(guò)小容易折斷，直徑過(guò)大則胎塊包鑲困難。針狀合金在胎塊端面的排布與數(shù)量，直接影響鉆進(jìn)效率與鉆頭壽命。其基本要素是以一定數(shù)量的針狀合金將環(huán)槽寬度(即胎塊厚)的孔底巖石破碎完滿，并對(duì)內(nèi)外邊緣都有所加強(qiáng)。一般硬質(zhì)合金的斷面積占胎塊斷面的12%～22%，如圖3-32所示。對(duì)研磨性大的巖石取上限，對(duì)致密巖石取下限。

     在針狀合金鉆頭鉆進(jìn)中，突出的問(wèn)題是外徑磨損嚴(yán)重，因此需增強(qiáng)外徑的抗磨能力。經(jīng)試驗(yàn)，胎塊的規(guī)格以15mm×8.5mm為最好，配合通用的硬質(zhì)合金鉆頭體。在胎塊外側(cè)增加鑄造碳化鎢顆粒，對(duì)保徑最簡(jiǎn)便有效。一般可根據(jù)鉆頭直徑大小，每個(gè)鉆頭體上可鑲焊4～5個(gè)胎塊(胎塊必須按內(nèi)、外徑嚴(yán)格要求，嵌入鉆頭體的長(zhǎng)度為胎塊高度之半)，鑲焊要牢固，以免掉塊。

     (六)薄片硬質(zhì)合金自磨式鉆頭
     薄片硬質(zhì)合金鉆頭又稱(chēng)單雙粒薄片硬質(zhì)合金自磨式鉆頭，其結(jié)構(gòu)如圖3-33所示。
     該鉆頭所采用的硬質(zhì)合金片為1mm×5mm×20mm，支持鋼片單粒者為4mm×5mm×20mm，雙粒者為4mm×10mm×20mm，內(nèi)外出刃皆為1.5mm。在單粒的外側(cè)φ2mm針狀合金進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；在單雙粒主切削具后面又有5mm×5mm×10mm方柱狀合金作為輔助切削具；它們共同組成一組。如φ91mm鉆頭上應(yīng)鑲焊三組，其余隨鉆頭直徑大小而增減。

     這種鉆頭適用于鉆進(jìn)5～7級(jí)研磨性較大的中粒砂巖或其他研磨性大的巖層，一般回次進(jìn)尺提高60%～100%，機(jī)械鉆速提高10%～30%，充分顯示了自磨式鉆頭的優(yōu)越性。