[其他]安裝多晶體金剛石切削坯塊的缺口托柱

無效

• 申請號: 87102255
• 申請日: 1987-03-21
• 公開（公告）號: CN87102255A
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發明（設計）人: 加里·馬丁·弗洛德;加里·威尼·史密斯
• 申請（專利權）人: 通用電器公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46;B23K1/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 蔡民軍

本發明介紹裝有顆粒磨料壓制坯塊的工具，特別是介紹一種適于安裝顆粒磨料壓制坯塊的缺口托柱。這種顆粒磨料壓制坯塊制成的工具尤其適于在石油、天然氣勘探及采礦作業中用作鉆頭。

顆粒磨料壓制坯塊是由顆粒磨料例如金剛石和/或立方氮化硼粘接在一起形成的一種具有高強度的堅硬的整體多晶體坯塊。可以在這些顆粒之間加上粘接劑，或者顆粒之間直接結合，以顆粒對顆粒的自身結合形式結合在一起。實例可見美國專利3136615、3141746及3233988。有支撐的顆粒磨料坯塊稱為組合坯塊，也就是把顆粒磨料坯塊粘接在例如燒結碳化鎢這樣的支撐塊材料上。這種型式的坯塊在美國專利3743489、3767371及3745623中都有介紹。把顆粒磨料坯塊粘接到支撐塊上的工作可以在壓制坯塊的同時進行，也可以先單獨壓制坯塊，然后再進行粘接。

已經發現，組合坯塊特別適于做鉆頭上的切削件。這些組合坯塊可以利用多種技術手段直接裝到鉆頭的頂部。美國專利4156329建議把一個預先鍍有錫金屬涂層的坯塊銅焊到鉆頂的凹座中，美國專利4186628建議使用下列辦法將坯塊裝到鉆頂上，即：先把坯塊放在一個模子中，然后在模子的鉆頂部分裝滿金屬粉末，再在模子中進行低溫滲透銅焊，從而模鑄出一個其中鑲嵌著磨料坯塊的鉆頂。美國專利4098362建議按上述后面的那個建議的方式進行，但要把刀具坯塊安放成一個-10°～-25°的傾斜角。

此外，組合坯塊也可以固定到一個加長的托拉或基體上，然后再把這個托柱固定到鉆頂上。用托柱以后，可以增大與鉆頂的結合面積，并且還可以為顆粒磨料坯塊提供更大的支撐力，從而增加了坯塊的耐沖擊強度。到目前為止，組合坯塊固定在托柱上的方式有兩種，美國專利4200159中介紹的為正圓柱形，另有一種方式為傾斜某一角度的圓柱形結構，例如美國專利4265324中所介紹的。

雖然把組合坯塊固定在托柱基體上的好處是明顯的，但在實際制造時卻遇到了一些問題。特別是如前所指出的，坯塊中的磨料部分是自身結合和金屬滲透結合的（例如在美國專利3745623中所介紹的方法），它在市場上可以買到，其商標為“康帕克斯”（Com-pax）和“辛耐特”（Synnite），但這種組合坯塊在溫度超過700℃時很容易受到熱損傷。（此處“自身結合”一詞的含義是磨料顆粒直接相互結合）據認為，這種熱損傷是由于磨料和金屬相具有不同的熱膨脹率所造成的。而且，在更高的溫度下磨料顆粒本身還存在著由于石墨化和氧化作用而性能降低的危險。據認為，這種類型的性能下降在任何一種金剛石磨料坯塊中都可能出現。因此，起初人們使用液化溫度低于700℃的銅焊合金來把組合坯塊焊接到基體或托柱上。不幸的是，人們發現，由于它們的焊接強度低，這類低溫銅焊合金在市場上的適用范圍有限。

在組合坯塊與基體焊接方面的一個重大突破是由尼米耶（Kneme-yer）在美國專利4225322及4319707中作出的。采用這種K氏工藝，在焊接組合坯塊與基體時就可以使用高溫銅焊合金。而這類高溫銅焊合金又可達到比低溫合金高得多的焊接強度。雖然采用K氏焊接方法和設備可以使用高溫銅焊合金，但又在選擇合適的高溫銅焊合金方面發生了困難。最佳銅焊合金包括以統一編號公開的美國專利4527998中的金基合金和以統一編號公開的美國專利申請文件（于1985。7。5提交）752419中的鈀基合金。這些銅焊合金的液化溫度高于700℃。

裝有顆粒磨料坯塊的工具的另一種幾何形狀是在托柱上開有適于安裝顆粒磨料坯塊的凹槽或缺口，采用這類缺口托柱的各種建議方案在美國專利4452324、4303136、4221270、4199035、4098362及4373010中可以見到。這些建議的共同特點是：托柱上用來固定坯塊的臺階支承著支撐塊和顆粒磨料層的全部高度，甚至可能高出顆粒磨料層之上。