針狀硬質(zhì)合金鉆頭結(jié)構(gòu)如圖11-10所示。是由針狀硬質(zhì)合金1、胎體2和鉆頭體3三個(gè)部分組成的。
      (一)針狀硬質(zhì)合金
      針狀硬質(zhì)合金是鉆頭破碎巖石的刃具，要求它具有高的硬度(HRA 89以上)和高的強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度大千140公斤/厘米2)，一般采用YG_4c、YG₈、YG₆、YG_3x；四種，尤以YG_4c比較理想。新品種合金YA6其硬度達(dá)HRA92，抗彎強(qiáng)度不小于140公斤/厘米2也是比較理想的合金。

      針狀硬質(zhì)合金直經(jīng)以1.8～2.0毫米為宜，太小強(qiáng)度低，鉆頭壽命短。且組裝困難，直徑過大，包鑲不牢固，鉆進(jìn)時(shí)易出現(xiàn)抽芯現(xiàn)象，對(duì)于研磨性大的堅(jiān)硬巖石，可采用φ2.5毫米以內(nèi)的針狀合金。針狀合金長(zhǎng)度以10～16毫米為宜。

      (二)胎體
      1.對(duì)胎體性能要求

      胎體是包鑲針狀硬合金的金屬基體，胎體應(yīng)具備下列要求；

     (1)要有一定的強(qiáng)度和抗沖擊韌性，能與針狀硬合金牢固粘結(jié)，在受力復(fù)雜的孔底工作，針狀硬合金不發(fā)生錯(cuò)動(dòng)脫落，胎體本身不變形不碎裂；

     (2)要有一定的耐磨性，既要求能被巖石磨耗，以保證鈍狀硬合金自磨出刃，又不要磨耗太快，以免針狀硬合金出露太多而崩刃；

     (3)要有良好的可焊性，能與鉆頭牢固焊接。

      2.胎體成分
      正確地選擇胎體的材料和配方，對(duì)保證胎體性能是極為重要的。過去曾試用碳化鎢基(如碳化鎢銅鎳合金)、鐵基和銅鐵基三種材料制做胎體，經(jīng)實(shí)踐證明。碳化鎢過硬，針狀硬合金不能自磨出刃。用純鐵基，針狀硬合金在胎體中包鑲不牢，因而常出現(xiàn)針狀硬合金錯(cuò)動(dòng)位移、抽芯、崩刃等現(xiàn)象，鉆頭壽命短。故現(xiàn)在都采用鐵一銅基，以鐵為骨架，起堅(jiān)硬耐磨作用，以銅作粘結(jié)金屬，將鐵粉顆粒連接在一體，并將針狀硬合金粘結(jié)在胎體中。

      鐵銅粉配方，一般采用鐵粉70～80%，銅粉30～20%，隨著銅粉含量的降低，胎體的各項(xiàng)物理機(jī)械性能指標(biāo)也隨之降低，見表11-6。
      在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)巖性選擇胎體配方。

      3.胎塊中針狀硬質(zhì)合金數(shù)目和排列形式
      胎塊中針狀硬質(zhì)合金數(shù)目和排列形武是否合理，對(duì)鉆進(jìn)效率和鉆頭壽命有著直接影響。針狀硬質(zhì)合金數(shù)目過多，增加了與巖石的接觸面，鉆進(jìn)時(shí)需要有大的軸心壓力(受設(shè)備和管材條件限制)。針狀硬質(zhì)合金數(shù)目過少，耐磨性差，鉆頭壽命短?，F(xiàn)在一般采用7～8顆針狀硬質(zhì)合金。

      胎塊中針狀硬質(zhì)合金的排列應(yīng)均勻并布滿胎塊唇面寬度，否則易出現(xiàn)胎塊唇面拉槽，直接影響了鉆頭壽命和鉆進(jìn)效率。除此之外還應(yīng)考慮對(duì)外刃和內(nèi)刃的加強(qiáng)，避免鉆頭過早發(fā)生徑向磨損，以延長(zhǎng)鉆頭壽命和回次進(jìn)尺數(shù)。胎塊中針狀硬質(zhì)合金排列形式見圖11-11。為了補(bǔ)強(qiáng)胎塊的內(nèi)外經(jīng)，特別是外經(jīng)，現(xiàn)在都在胎塊的內(nèi)外側(cè)面上均勻的鋪放一層鑄造碳化鎢顆粒(又名萊力特)與胎塊一同壓制燒結(jié)。
      4.胎塊的形狀和尺寸
      胎塊是一個(gè)具有一定弧度的弧形立方體，它的內(nèi)外弧度應(yīng)與鉆頭的弧度一致。胎塊的長(zhǎng)度應(yīng)保證在與鉆頭體牢固鑲嵌的情況下具有一定的底高(即突出鉆頭底唇面的高度)。厚度要均勻一致，常用胎塊尺寸見表11-7。
      5.胎塊的加工工藝
      制造胎塊是鉆頭的關(guān)鍵，其工藝流程如下；

      配料→混料(球磨混料4小時(shí)，合金球：料=3：1)→針狀硬合金定位呻冷壓成形(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℃)→成品檢查葉包裝出廠。

      (三)鉆頭組裝
      按照不同口徑將胎塊與鉆頭體進(jìn)行組裝和鑲焊。

      不同口徑鉆頭體上鑲焊的胎塊數(shù)見表11-8。
      組裝鉆頭時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

      1.選擇合格的胎塊
      胎塊是一個(gè)弧形的方柱體，因此，弧度不準(zhǔn)、厚薄不一，都可引起內(nèi)外刃早期磨損的嚴(yán)重后果。

      2.定位開槽
      根據(jù)鑲嵌的胎塊數(shù)目先在鉆頭底唇面上定位，然后開榴，槽子的寬度要恰好嵌入胎塊。

      3.清除胎體表面上對(duì)焊接有害的物質(zhì)，以保證焊接強(qiáng)度。

      4.必須保證各胎塊的內(nèi)外出刃一致和出刃要求，以提高鉆頭的互換性，提高鉆頭壽命。為實(shí)現(xiàn)上述要求，在組裝鉆頭時(shí)可采用心子定位鑲牢后再焊的方法。下面介紹一種外徑定心模具組裝鉆頭的方法。模具結(jié)構(gòu)見圖11-12。組裝時(shí)，將鉆頭體置于模具體1內(nèi)，鉆頭絲扣部分與定心器2相接，這樣便保證了鉆頭和模具的同心度，同時(shí)也保證了鉆頭外刃的一致性。轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋底座4，使底刃平齊。嵌緊胎塊，讓外刃面與模具內(nèi)壁緊貼，點(diǎn)焊胎塊兩側(cè)，待所有胎塊點(diǎn)焊完畢，借助螺旋底座4，將鉆頭推出模具，焊固鉆頭的其余部分。
      5.燒去鉆頭體上的防銹油，焊接時(shí)溫度控制在930～1100℃之間，噴槍火焰不要直接對(duì)著胎塊，以免破壞胎塊的結(jié)構(gòu)和性能。

      (四)針狀硬質(zhì)合金鉆頭口徑系列
      針狀硬質(zhì)合金鉆頭口徑既要考慮與金剛石鉆頭配套分層鉆進(jìn)，又要與大口徑系列普通硬質(zhì)合金鉆頭配套鉆進(jìn)。建議參考表11-9。

      (五)針狀硬質(zhì)合金的適用范圍
      針狀硬質(zhì)合金鉆頭底刃與巖石接觸面比普通硬質(zhì)合金鉆頭小，有利于破碎巖石，提高鉆速，鉆頭能“自磨出刃”，不存在磨鈍問題，因而鉆速穩(wěn)定，鉆頭壽命長(zhǎng)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐證明；它適用于Ⅵ一Ⅶ級(jí)或部分Ⅷ級(jí)巖石中鉆進(jìn)。