[發明專利]鉆頭和用于鉆頭的制造方法

有效

• 申請號: 201210434373.0
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN103790520B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: A·格拉塞爾;S·莫澤萊
• 申請（專利權）人: 喜利得股份公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46;B22F7/08;C22C29/08;C22C1/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 饒辛霞

技術領域

本發明涉及一種鉆頭，特別是一種用于旋轉鑿巖開采巖石的擴孔刀。此外本發明還涉及一種用于鉆頭、擴孔刀的制造方法。

背景技術

活性是對于由于濃度變化、在這里由于碳濃度的局部變化引起的化學勢的變化的尺度。如果力求降低吉布斯(Gibb'sche)焓，則碳典型地擴散到一些區域，在這些區域內其活性較小并且它在中心可以降低化學勢。在鋼中的碳的活性典型地還隨著在1000℃至1400℃的范圍內漸降的溫度和漸增的碳濃度而升高。在硬質合金中，特別在嵌入金屬粘合劑中的碳化鎢中，活性在該溫度范圍內顯示出對溫度的較小的依賴性。可以借助其碳濃度和也通過添加其他的合金材料影響硬質合金和特別是中間件的活性。此外可以通過過程環境影響活性。例如一個富氫的或富氧的過程氣氛降低在鋼中的碳濃度并且間接地降低碳的活性。碳在鋼中或硬質合金中的活性可以例如在含氧的氣體氣氛中確定。從校準的二氧化碳濃度可以導出在固體中的化學勢和碳的活性。例如由JP 4225858 B2已知一種類似的測量方法。理論計算能夠實現根據材料成分計算出在鋼或硬質合金中的碳的活性。為了確定制成的鉆頭的活性，在離開在鉆削頭與中間件的接合區域至少50μm的地方取出一些材料試樣，在接合區域內在制造時由于擴散可能發生碳的化學勢的平衡。

發明內容

一種鉆頭具有一個鉆削頭、一個中間件和一個桿。鉆削頭由一種燒結的含碳的硬質合金構成。中間件由鋼構成并且沿一條軸線設置在鉆削頭與桿之間。在含鐵的中間件中的碳的活性對于至少在1100℃至1470℃的溫度范圍內的溫度等于或大于在燒結的硬質合金中的碳在該溫度時的活性。

一種按照本發明的用于鉆頭的制造方法包括各步驟：將由一種含碳的硬質合金和一種粘合劑制成的生坯成型為一個鉆削頭；由一種含碳的鐵基粉末成型一個中間件；將鉆削頭和中間件接合成一個半成品；在一個在中間件中的碳的活性至少與在生坯中的碳的活性一樣大的溫度下燒結半成品；以及將燒結的半成品材料鎖合地接合在一個桿上。在一個鉆頭特別是一個擴孔刀中，在鉆削頭與中間件之間的接合區遭受很高的機械負荷。因此對接合區的質量和強度設置很高的值。在將鉆削頭燒結接合到中間件上的實驗中，在大多數的鋼中在接合區內都產生了易裂的、具有顯微空隙的脆相。利用耗費的一系列實驗可以作為適合的參數識別碳的活性，如果將其選擇在鉆削頭中最多與在中間件中相同大小，則阻止易裂的接合區的構成。在硬質合金中的碳的濃度以約5wt％至7wt％明顯高于在鋼中的碳的濃度。因此如果確實如此令人驚喜的是，碳要從貧碳的中間件擴散到富碳的硬質合金中。

可以將中間件與作為生坯的鉆削頭接合。將中間件和鉆削頭共同在一個優選在1100℃與1450℃之間范圍內的溫度下共燒結。在鋼中的碳的活性在該溫度下大于在鉆削頭中的活性。碳的活性在中間件中在該溫度下例如大于0.3。一種備選的制造方法在一個在1300℃與1470℃之間的溫度下預燒結鉆削頭并且將燒結的鉆削頭與中間件的生坯接合。它們共同在一個較低的例如在1100℃與1350℃之間的溫度下通過燒結進行接合。碳的活性必須在接合時校準，以致活性在中間件中高于在鉆削頭中。

在中間件中的碳的活性應該是高的，這本身僅被認為可以通過高的碳含量達到。不過碳含量降低鐵基粉末的熔化溫度，這增加成型和燒結的困難。在中間件中的碳含量可以為至少0.20wt％，例如至少0.5wt％，最多1.5wt％，例如最多1.1wt％。可以使用至少20％至最大80％，優選直到40％的高的鎳份額，以便提高碳的活性，因此在較小的碳濃度時得到高的活性。

一種實施形式設定，燒結的硬質合金的粘合劑具有在6wt％與9wt％之間的份額。粘合劑的份額決定性地影響在硬質合金中的碳的碳含量和活性，其硬質合金相優選由二元的或三元的碳化物構成，例如碳化鎢。粘合劑可以具有至少20wt％份額的鈷。富鈷粘合劑例如單純由鈷構成的粘合劑，在燒結溫度下顯示出較高的大于0.3的活性。

一種實施形式設定，鉆削頭通過燒結過程材料鎖合地與中間件連接。中間件優選是燒結的。一種實施形式設定，鉆削頭的長度沿軸線等于或小于中間件的長度。

附圖說明

下面的說明書借助示例性的實施形式和附圖闡述本發明。在附圖中：

圖1示出一個鉆頭。

具體實施方式

圖1示出一個鉆頭10的一種實施形式，該鉆頭特別適用于鑿孔應用。鉆頭10具有一個鉆削頭11和一個桿12。桿12基本上是圓柱形的并且可以設有螺旋13并且在插入端15的區域內設有鍵槽14。