(一)钻头体(空白钻头)

      钻头体是由DZ-40地质钻探用无缝钢管制成。丝扣为地质专用特殊梯形扣，钻头上端内壁有一定锥度，以便卡取岩心。空白钻头的同心度、各端面与中心的垂直度以及各尺寸间的相互关系都应严格要求；否则会直接影响钻进效率和质量。

      空白钻头的结构如图3-13所示，各种钻头的规格尺寸见表3-3。

      (二)钻头上合金的数目
      影响钻头上合金数目最优值的因素很多，目前还不能用理论公式来表示。一般情况下，在确定合金数目时，要综合考虑钻头直径、钻探设备能力、钻进规程、岩粉的排除及合金的冷却等条件。从理论上分析，只要保证每个合金在钻进某种岩石时的轴心压力值，合金数目的增加与钻速应成正比。但在生产实践中，情况并不如此，合金数目过多反而会使钻速下降。其原因是过密的合金(或合金组)会使合金之间的距离缩小，使岩石在大剪切时体积破碎的过程受到限制，而使岩石破碎的体积减小，钻速下降。

      在确定或设计钻头上合金数目时，应考虑以下因素：

      (1)在一定的岩性条件下，合金之间的距离应有一定值，以保证碎岩时能产生大剪切体进行体积破碎。

      (2)在保证每个合金所需压力的情况下，在一定范围内增加合金数目就等于增加同时工作的切削量，可以提高钻进速度。

      (3)确定合金数目时，还应考虑钻头体上所允许的水口数目，以保证每个合金的完全冷却与冲洗。

      (4)研磨性大的岩石，要适当增加合金数目，以保证每个合金的体积磨损量不致过大。

      (5)由于合金体积的磨损量与合金切削运动的路程有关，所以大口径钻头在相同转速条件下，应适当增多合金数目；钻头的外沿亦应比内沿合金数目多；或增加补强合金以保持钻头内外沿合金体积磨损量大致相同，以避免钻孔缩径。

      确定钻头上合金数目时，可参考表3-4。

      (三)钻头上的合金出刃
      钻进时，为了使合金能顺利地切人岩石，并保持冲洗液畅通，以及减少钻头体的磨损，合金必须突出钻头体一定高度，此突出部分则称为出刃。合金出刃有内出刃、外出刃和底出刃，如图3-14所示。
      外出刃是在钻头体的外侧与钻孔侧壁之间留有一定的通水间隙；内出刃是在岩心的外侧与钻头体内侧壁之间留有一定的通水问隙；底出刃是切人岩石的深度h。和保持水流冲洗的高度h1之和，即底出刃H=h0+h1，如图3-15所示。

      钻头上内、外、底出刃的尺寸，应根据岩石的性质来确定：在软岩中钻进，所需轴心压力不大，为能使大量岩粉及时排除孔底，需要加大内、外、底出刃；在坚硬岩层中钻进，合金切入岩石浅，岩粉少，同时为减少回转阻力和弯曲力矩，避免合金崩刃，应减小内、外、底出刃。

      不同地层钻进时，硬质合金钻头的合金出刃量可参考表3-5所列。
     (四)钻头上合金的排列方式

      合金在钻头上的排列形式，归纳起来可分成以下几种：

      1.按阶梯破碎方式排列

      图3-16所示为多环阶梯式排列底出刃的孔底状况：
      (a)是二环阶梯排列，内环合金比外环合金底出刃大，因而形成孔底阶梯状；(b)是三环阶梯排列，中环合金是以超前方式比内、外合金的底出刃大，故可起到掏槽作用；(c)是四环多阶梯排列，此种钻头所镶合金较小，故称小切削具钻头；(d)是肋骨钻头的排列形式，肋骨刃与主刃高差较大。

      阶梯破碎方式排列合金的目的，是使孔底增多自由面，以提高破碎效果。在5～6级以上、研磨性较大的岩石中钻进时，要注意超前刃的过快磨损或折断；否则发挥不出理想的效果。

      2.按分区破碎方式排列

      合金在钻头底面上的分布，除单环排列的(图3-17)外，大都采取了分区破碎方式排列，如图3-18所示。分区破碎方式排列的合金都呈内、外、中三环排列和四环排列(图3-19)；合金排列的特点是沿钻头径向宽度以同心圆式排列，整个孔底宽度是按同心圆方式分区破碎的，每个合金只破碎一条环形孔底岩石。
      采用分区破碎能保证合金的稳定性，减少了合金破碎岩石的宽度，因此减轻了合金所承受的负荷，增加了合金的寿命和碎岩速度。

      很多现代高效率的钻头，往往是将阶梯式破碎和分区式破碎结合，组成多样化钻头。

      3.密集式排列
      密集式排列主要用于研磨性岩石和较硬岩石的钻进，它以成组的合金比较集中地排列在一起，有堆状排列(图3-20)和疏松排列(图3-21)两种：前者每组合金堆集在一起，互相补强，前刃掏槽，后刃扩槽，如一个单元合金；后者每组合金成疏松的一组，可完成一个宽槽的切削量。
      密集式排列的硬质合金钻头有很多优点，在我国应用较为广泛。

     (五)硬质合金的镶嵌角度

      砸后合会绎镶嵌后所形成的各种角度，如图3-22所示。
      合金的刃尖角口(也称磨锐角)的大小，对钻头耐久性和钻速有很大影响。其大小应根据所钻岩性而定。

      切削角仅，也称镶嵌角。为便于切入岩石，合金的镶嵌角也不相同：切削角为90°的角叫直镶；小于90°的叫正斜镶；大于90°的叫负斜镶，如图3-23所示。
      选择合金在钻头上的不同镶嵌角时，应考虑以下三点：

      (1)合金在切入岩石和回转时，应有较小的阻力；

      (2)钻进过程中随合金的磨损它与岩石的接触面不迅速增大

      (3)在坚硬岩层钻进时，应使合金有较大的抗弯断面，以防崩刃。

      在选择合金镶嵌角时，应根据所钻岩石性质和钻进规程来确定，可参考表3-6所列。

      (六)钻头的水口和水槽

      钻头上的水口、水槽主要作用是使孔底冲洗液畅通，并能及时冷却钻头和携带岩粉离开孔底。水口和水槽开得是否合理，直接影响着钻进效率和合金的磨损。

      通常每组合金应当至少开一个水口，水口的总面积大于钻头与岩心之间的环状间隙的面积，以免因过水面积太小而引起不必要的水头损失。水1:3的大小应能满足冲洗液畅通、很好地排除岩粉和及时冷却钻头的要求。一般在松软、膨胀、缩径等地层钻进时，应加大水口，甚至增加肋骨进一步扩大孑L壁问隙，以保证正常冲孔。水口的位置应尽可能地接近合金的前边，以使冲洗液的流动中心靠近合金前棱。目前，各地勘单位应用的钻头水VI形式如图3-24所示，有矩形(a)、梯形(b)、半圆形(c)、偏斜形(d)及弧形(e)等。
      钻头上的水槽和水1：3连接，其目的是补充增加钻头内、外环形间隙过水断面的不足。水槽有直槽和与顺钻头旋转方向成60°～80°的斜槽两种；水槽一般深1.5～2mm，宽7～10mm。