CN107002465A - 挖掘刀片及挖掘钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明的挖掘刀片安装于挖掘钻头的前端部而进行挖掘，该挖掘刀片具备：刀片主体；及硬质层，包覆于该刀片主体的至少前端部且由比刀片主体更硬质的金刚石烧结体构成，该硬质层从硬质层的表面侧朝向刀片主体侧具有至少两层的高硬度层及低硬度层，所述低硬度层配设于这些高硬度层之间且硬度低于高硬度层。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装于挖掘钻头的前端部而进行挖掘的挖掘刀片及前端部安装有这种挖掘刀片的挖掘钻头。
本申请主张基于2014年11月27日于日本申请的专利申请2014-240087号及2015年11月25日于日本申请的专利申请2015-230103号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
作为安装于挖掘钻头的前端部而进行挖掘的挖掘刀片，已知有在由硬质合金构成的刀片主体的前端部包覆有由比该刀片主体更硬质的多晶金刚石的烧结体构成的硬质层的挖掘刀片。因此，在专利文献1～5中提出主要以缓和多晶金刚石烧结体中的应力为目的将硬质层设为多层结构的挖掘刀片。该多层结构中，具有从硬质层表面的最外层朝向刀片主体侧硬度变低且韧性变高的梯度。
通常，这种多层结构的硬质层的最外层为在金刚石粒子中添加作为金属粘合剂(金属催化剂)的Co等而进行烧结的组成的多晶金刚石烧结体。并且，在内侧的层减少金刚石的含量，取而代之添加WC等金属碳化物，从而既维持高于刀片主体的硬度又提高韧性。还提出一种将该内侧的层设为更多层的结构的挖掘刀片，越是内侧的层，金刚石含量越少且WC含量越多，从而在硬度与韧性上具有梯度。
专利文献1：美国专利第4694918号说明书
专利文献2：美国专利第8573330号说明书
专利文献3：美国专利第8695733号说明书
专利文献4：美国专利第8292006号说明书
专利文献5：日本专利第4676700号公报
但是，利用安装有这种挖掘刀片的挖掘钻头进行的挖掘作业中，例如在岩盘的一个面挖掘十几处几米深的挖掘孔，在这些挖掘孔装入炸药进行爆破，从而形成大的挖掘孔。因此，为了挖掘作业的效率化，要求一种在一个面挖掘十几处挖掘孔时中途无需更换的寿命长的挖掘钻头。
然而，具有如上述多层结构的硬质层的挖掘刀片，若在进行挖掘时突然碰到岩盘中极硬的超硬岩等而在最外层的多晶金刚石烧结体层产生缺损和崩刀，则因硬质层的内部的硬度较低而露出比较软的层。若硬质层的内部如此露出，则从该露出部分开始急剧磨损，导致该磨损到达刀片主体而无法进行挖掘，从而导致消耗挖掘钻头的寿命。
发明内容
本发明是在这种背景下完成的，其提供一种即使挖掘时万一在外层产生缺损和崩刀，磨损也不会立即到达刀片主体而能够维持挖掘性能的挖掘刀片。并且，其目的在于提供一种安装有这种挖掘刀片的寿命长的挖掘钻头。
为了解决上述课题以实现这种目的，本发明的一方式的挖掘刀片，其安装于挖掘钻头的前端部而进行挖掘，该挖掘刀片的特征在于，具备：刀片主体；及硬质层，包覆于该刀片主体的前端部且由比该刀片主体更硬质的金刚石烧结体构成，上述硬质层从该硬质层的表面侧朝向上述刀片主体侧具有至少两层的高硬度层及低硬度层，所述低硬度层配设于这些高硬度层之间且硬度低于该高硬度层。
如此构成的挖掘刀片中，包覆于刀片主体的前端部的由金刚石烧结体构成的硬质层从该硬质层的表面侧朝向刀片主体侧、即从该硬质层的外层侧朝向内侧具有至少两层的高硬度层及配设于这些高硬度层之间且硬度低于高硬度层的低硬度层，因此即使挖掘时在外层侧的高硬度层产生缺损和崩刀而使内部露出，并且内侧的低硬度层从该露出部分开始磨损，也能够通过位于该低硬度层的内侧的刀片主体侧的高硬度层抑制继续磨损。
因此，根据上述结构的挖掘刀片，能够防止产生于硬质层的磨损急剧地发展而到达刀片主体，且能够通过内侧的高硬度层维持挖掘刀片的挖掘性能。因此，将这种挖掘刀片安装在前端部的本发明的挖掘钻头能够实现其寿命的延长，从而无需在挖掘多个挖掘孔的中途更换挖掘刀片，而能够促进挖掘作业的效率化。
并且，在硬质层，从该硬质层的表面侧朝向上述刀片主体侧交替配设分别各为多层的上述高硬度层和上述低硬度层，从而对内侧的高硬度层也能够通过配设于其更内侧且硬度低于高硬度层且韧性变高的低硬度层来实现应力的缓和。此外，只要与低硬度层交替配设三层以上的高硬度层，便能够根据高硬度层的层数延长挖掘刀片的寿命。
在此，上述高硬度层的厚度优选在上述低硬度层的厚度的1/2以上且该低硬度层的厚度以下的范围内。将高硬度层的厚度设为低硬度层的厚度的1/2以上，从而能够相对地将低硬度层设为高硬度层的2倍以上的厚度，因此能够在外层的高硬度层产生缺损等时确保磨损到达内侧的高硬度层为止的挖掘长度和时间。但是，若高硬度层的厚度比低硬度层的厚度更厚，则可能无法充分缓和高硬度层的应力。
并且，具体而言，优选各上述高硬度层的厚度与上述低硬度层的厚度分别在最薄的部分为150μm以上，在最厚的部分为800μm以下。高硬度层及低硬度层的最薄的部分的厚度均小于150μm时，难以均匀地形成层而可能无法获得充分的耐磨损性。另一方面，最厚的部分的厚度超过800μm时，该部分因外层的高硬度层缺损而使其内侧的低硬度层磨损时，硬质层的表面严重剥落，挖掘刀片前端部的形状变形而可能无法获得所希望的挖掘性能。
另外，如上所述，可以将高硬度层设为在金刚石粒子中添加Co等金属粘合剂(金属催化剂)来进行烧结的多晶金刚石烧结体的层的同时，将低硬度层设为由减少金刚石粒子的含量而添加金属碳化物或金属氮化物等粒子的金刚石烧结体构成的层。并且，也可以使高硬度层和低硬度层均设为含有金刚石粒子和金属粘合剂及金属碳化物、金属氮化物、金属炭氮化物等添加粒子而进行烧结的金刚石烧结体层，通过调整高硬度层和低硬度层中的金刚石粒子的含量和粒径、金属粘合剂和金属碳化物等添加粒子的含量、种类、组成比等降低硬度。
此外，通过如此调整硬度，可以从上述硬质层的表面侧朝向上述刀片主体侧，在上述高硬度层与上述低硬度层之间配设硬度低于该高硬度层且高于上述低硬度层的中间层。通过设置这种中间层，能够维持外层侧的高硬度层的应力缓和，并且即使在高硬度层产生缺损等时也能够确保磨损到达低硬度层为止的挖掘性能。
如以上说明，根据本发明，即使在挖掘时挖掘刀片突然碰到岩盘中极硬的超硬岩等而在硬质层外层的高硬度层产生缺损和崩刀并且内侧的低硬度层从露出部分开始磨损，也能够防止磨损一下到达刀片主体而维持挖掘性能，能够延长挖掘钻头的寿命而实现有效的挖掘作业。
附图说明
图1为表示本发明的挖掘刀片的一实施方式的剖视图。
图2为表示将图1所示的实施方式的挖掘刀片安装在前端部的本发明的挖掘钻头的一实施方式的剖视图。
具体实施方式
图1为表示本发明的挖掘刀片1的一实施方式的剖视图。图2为表示安装有该实施方式的挖掘刀片1的本发明的挖掘钻头的一实施方式的剖视图。本实施方式的挖掘刀片1具备：刀片主体2，由硬质合金等硬质材料构成；及硬质层3，包覆于该刀片主体2的前端部(图1的上侧部分)且由比刀片主体2更硬质的金刚石烧结体构成。
刀片主体2形成为如下：其后端部(图1的下侧部分)呈以刀片中心线C为中心的圆柱状，并且前端部呈以与后端部所呈圆柱的半径相等的半径在刀片中心线C上具有中心的半球状，随着朝向前端侧，距刀片中心线C的外径逐渐变小。即，本实施方式的挖掘刀片1为纽扣刀片。
前端部安装有这种挖掘刀片1的挖掘钻头由钢材等形成并如图2所示具有以轴线O为中心的大致呈有底圆筒状的钻头主体11，该有底部成为前端部(图2的上侧部分)而安装挖掘刀片1。
并且，在圆筒状的后端部(图2的下侧部分)的内周形成内螺纹部12，连接于挖掘装置的挖掘杆旋入该内螺纹部12而传递朝向轴线O方向前端侧的冲击力、推力及绕轴线O旋转的旋转力。由此，通过挖掘刀片1粉碎岩盘来形成挖掘孔。
钻头主体11的前端部外径稍微大于后端部的外径，在该前端部的外周沿周向隔着间隔形成有多个与轴线O平行延伸的排出槽13，通过上述挖掘刀片1粉碎岩盘而生成的粉碎屑通过该排出槽13排出到后端侧。并且，从有底的钻头主体11的内螺纹部12底面沿着轴线O形成有吹气孔14。该吹气孔14在钻头主体11前端部倾斜地分支而在钻头主体11的前端面开口，并喷出经由上述挖掘杆供给的如压缩空气这样的流体以促进粉碎屑的排出。
此外，钻头主体11的前端面具备：圆形的接触面15，与内周侧的轴线O垂直且以轴线O为中心；圆锥台面状的测量面16，位于该接触面15的外周随着朝向外周侧而越往后端侧。吹气孔14在接触面15开口，并且排出槽13的前端在校准面16开口。
而且，在这些接触面15和测量面16分别形成有截面为圆形的多个安装孔17以便避开吹气孔14和排出槽13的开口部。上述挖掘刀片1的圆柱状的后端部通过压入和热压配合等而被过盈配合或焊接于这些安装孔17，从而被固定，且被安装成刀片中心线C与接触面15和测量面16垂直。
如此一来，安装于挖掘钻头的前端部的挖掘刀片1中，包覆于其前端部的上述硬质层3从该硬质层3的表面侧朝向刀片主体2侧具有至少两层的高硬度层4和配设于这些高硬度层4之间且硬度低于高硬度层4的低硬度层5。此外，本实施方式中，刀片主体2侧的高硬度层4与刀片主体2之间也配设有低硬度层5，分别各为多层即两层的高硬度层4和低硬度层5依次从硬质层3的表面朝向刀片主体2的表面交替配设。
其中，将高硬度层4设为在金刚石粒子仅添加Co、Ni或Fe-Ni合金等金属粘合剂(金属催化剂)而进行烧结的多晶金刚石烧结体的层。另一方面，将低硬度层5设为与高硬度层4相比减少金刚石粒子的含量并且添加WC、TaC、TiC等金属碳化物粒子、TiN、cBN等金属氮化物粒子或TiCN等金属炭氮化物粒子及如上的金属粘合剂而进行烧结的烧结体层。由此，能够使低硬度层5的硬度低于高硬度层4。如此制作时，高硬度层4的维氏硬度在2500～4000左右的范围，低硬度层5的维氏硬度在1500～2500左右的范围。
此外，也可以将高硬度层4和低硬度层5均设为含有金刚石粒子、如上所述的金属粘合剂及金属碳化物、金属氮化物、金属炭氮化物等添加物粒子而进行烧结的烧结体层。其中，低硬度层5中，通过减少金刚石粒子的含量和粒径或调整金属碳化物等添加物粒子的含量、种类、组成比等，也能够使硬度低于高硬度层4。另外，对于这种硬质层3包覆于刀片主体2的前端部的挖掘刀片1的烧结基本上在金刚石稳定区域内进行，例如能够通过如专利文献1～5中记载的公知的烧结方法进行。
这种结构的挖掘刀片1及将该挖掘刀片1安装在前端部的挖掘钻头中，当挖掘刀片1在挖掘时突然碰到岩盘中极硬的超硬岩等时，在包覆于刀片主体2的至少前端部的硬质层3中最外层的第一高硬度层4产生缺损和崩刀而使硬质层3的内部露出。由此，内侧的低硬度层5磨损，但在该低硬度层5中更内侧配设有硬度比低硬度层5高的第二高硬度层4，因此能够通过该第二高硬度层4来抑制磨损急剧发展至到达刀片主体2。
因此，即使因继续磨损而使第一、第二高硬度层4之间的低硬度层5磨光之后，也能够通过硬质层3的刀片主体2侧即内侧的第二高硬度层4继续进行挖掘，因此能够维持挖掘性能。因此，根据将这种挖掘刀片1安装在前端部的挖掘钻头，能够延长该挖掘钻头的寿命，即使在岩盘的一个面形成十几处几米深的挖掘孔，也无需中途更换挖掘钻头而能够有效地进行挖掘作业。
并且，这些第一、第二高硬度层4之间夹装有与这些高硬度层4相比硬度低但韧性高的低硬度层5，因此尤其高硬度层4为在金刚石粒子中仅添加金属粘合剂而进行烧结的多晶金刚石烧结体时，也能够实现在高硬度层4产生的残余应力的缓和。而且，本实施方式中，高硬度层4和低硬度层5分别以多层(两层)从硬质层3的表面侧朝向刀片主体2侧交替配设。因此，内侧的第二高硬度层4的应力也能够通过夹装于其内侧即第二高硬度层4与刀片主体2之间的低硬度层5来缓和。
另外，本实施方式中，各为两层的高硬度层4和低硬度层5如此从硬质层3的表面侧朝向刀片主体2侧交替配设，但硬质层3只要具备至少两层的高硬度层4及配设于它们之间的一层低硬度层5即可。即，也可以是最靠刀片主体2侧的第二高硬度层4直接包覆于刀片主体2的前端部表面。并且，也可以是三层以上的高硬度层4隔着低硬度层5交替配设，例如可以是同等层数的高硬度层4与低硬度层5交替层叠的偶数层的硬质层3，也可以是最外层与最内层为高硬度层4且在各高硬度层4之间配设有低硬度层5的奇数层的硬质层3。在硬质层3，也可以从硬质层3的表面侧朝向刀片主体2侧交替配设有各为2～6层的高硬度层4与低硬度层5。并且，高硬度层与低硬度层的总层数可以是4层以上12层以下。
此外，也可以从硬质层3的表面侧朝向刀片主体2侧，在高硬度层4与低硬度层5之间配设硬度低于高硬度层4且高于低硬度层5的中间层。例如，也可以在高硬度层4为在金刚石粒子中仅添加金属粘合剂而进行烧结的多晶金刚石烧结体层时，在该高硬度层4与低硬度层5之间配设中间层，该中间层通过调整金刚石粒子的含量和粒径、金属粘合剂和金属碳化物等添加粒子的含量、种类、组成比等而使得硬度高于低硬度层5且低于高硬度层4。
能够使这种中间层相对于外层侧的高硬度层4硬度低且韧性高，因此在一定程度上能够缓和该高硬度层4的应力。另一方面，相对于内层侧的低硬度层5为高硬度，因此能够在高硬度层4产生缺损和崩刀时维持挖掘性能直至磨损到达低硬度层5为止，其结果能够实现挖掘刀片1的长寿命化。另外，该中间层本身也可以由从硬质层3的表面侧朝向刀片主体2侧、即从外层侧朝向内层侧硬度逐渐变低的多个层形成。
在此，各高硬度层4的厚度优选在低硬度层5的厚度的1/2以上且低硬度层5的厚度以下的范围内。只要高硬度层4的厚度不大于低硬度层5的厚度，则通过该低硬度层5足以缓和高硬度层4的应力。并且，只要高硬度层4的厚度为低硬度层5的厚度的1/2以上，则相对地低硬度层5的厚度成为高硬度层4的厚度的2倍以上，因此能够更可靠地实现高硬度层4的应力缓和。此外，如此随着低硬度层5的厚度的确保，能够通过虽是低高度但比刀片主体2更硬质的低硬度层5确保磨损到达该低硬度层5的内侧的高硬度层4和刀片主体2为止的挖掘长度和时间较长。
更具体而言，优选各高硬度层4的厚度和低硬度层5的厚度分别在最薄的部分为150μm以上，在最厚的部分为800μm以下。这些各高硬度层4及低硬度层5中，若最薄的部分的厚度小于150μm，则如上所述在高硬度层4和低硬度层5为含有金刚石粒子的烧结体层时，很难实现厚度的均匀化，可能无法获得充分的耐磨损性。并且，若最厚的部分的厚度超过800μm，则在该最厚的部分因高硬度层4缺损而使低硬度层5磨损时，硬质层3的表面严重剥落，挖掘刀片1的前端部的形状变形，可能无法获得所希望的挖掘性能。中间层也如此。
硬质层3整体的厚度优选在450μm～2500μm的范围内。若硬质层3整体的厚度小于450μm，则即使由层数最少的两层高硬度层4与一层低硬度层5形成硬质层3时，也如上所述在任意一层产生最薄的部分的厚度小于150μm的部分，并且绝对性的硬质层3的厚度过薄而立即磨损，可能无法形成所需挖掘长度的挖掘孔。另一方面，若硬质层3的厚度超过2500μm，则当高硬度层4和低硬度层5为金刚石烧结体层时，即使应力通过低硬度层5得到缓和，也可能因残余应力使挖掘刀片1整体容易产生破裂。
另外，在本实施方式的挖掘刀片1中，对于在如上所述刀片主体2的前端部呈半球状的纽扣式挖掘刀片应用本发明的情况进行了说明，但也能够在如下情况中应用本发明：刀片主体的前端部呈炮弹状的所谓弹道式挖掘刀片、和前端部的后端侧呈圆锥面状而随着朝向前端侧而缩径并且其前端呈半径小于刀片主体的圆柱状的后端部的球面状的所谓钉型挖掘刀片应用本发明。
实施例
接着，例举实施例来对本发明的挖掘刀片及挖掘钻头的效果进行实证。本实施例中，制造了五种前端部所呈的半球的直径为11mm的纽扣式挖掘刀片。经过对硬质层的高硬度层和低硬度层(实施例3中还包括中间层)中的金刚石粒子与金属碳化物等添加物粒子的粒径及体积含有率、金属粘合剂的组成及添加比例、层数及各层的厚度进行各种变更之后包覆了所述切削刀片。将它们作为实施例1～5。本实施例的烧结均以同于专利文献1～5中记载的方法使用超高压高温发生装置，在金刚石稳定区域即压力5.8GPa、温度1500℃、烧结时间10分钟下进行。
实施例1中，通过含有30vol％的粒径2～4μm的金刚石粒子、70vol％的粒径20～40μm的金刚石粒子且不含添加物粒子而含有15vol％的Ni:100wt％的金属粘合剂(相对于含粒子层整体的含有率。下同。)的混合物将高硬度层形成为厚度200μm。并且，通过含有60vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子、40vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的TaC粒子、10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将低硬度层形成为厚度400μm。将从表面侧朝向刀片主体侧交替配设这些高硬度层和低硬度层各三层的硬质层包覆在前端部。
实施例2中，通过含有100vol％的粒径10～20μm的金刚石粒子且不含添加物粒子而含有10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将高硬度层形成为厚度150μm。并且，通过含有50vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子、50vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的WC粒子、15vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将低硬度层形成为厚度200μm。将从表面侧朝向刀片主体侧交替配设这些高硬度层和低硬度层各6层的硬质层包覆在前端部。
实施例3中，通过含有30vol％的粒径0.5～2μm的金刚石粒子、70vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子且不含添加物粒子而含有10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将高硬度层形成为厚度200μm。通过含有60vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子、40vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的WC粒子、5vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将中间层形成为厚度200μm。通过含有20vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子、80vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的WC粒子、5vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将低硬度层形成为厚度200μm。将从表面侧朝向刀片主体侧依次配设这些高硬度层、中间层及低硬度层各两层的硬质层包覆在前端部。
实施例4中，通过含有65vol％的粒径15～30μm的金刚石粒子、35vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～1.3μm的TiC粒子、15vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将高硬度层形成为厚度400μm。并且，通过含有30vol％的粒径15～30μm的金刚石粒子、70vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的TiCN粒子、10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将低硬度层形成为厚度800μm。将从表面侧朝向刀片主体侧交替配设这些高硬度层和低硬度层各两层的硬质层包覆在前端部。
实施例5中，通过含有80vol％的粒径6～12μm的金刚石粒子、20vol％的作为添加物粒子的粒径2～4μm的WC粒子，且含有15vol％的Fe:69wt％、Ni:31wt％的金属粘合剂的混合物将高硬度层形成为厚度200μm。并且，通过40vol％的粒径15～30μm的金刚石粒子、60vol％的作为添加物粒子的粒径2～4μm的cBN粒子、10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将低硬度层形成为厚度300μm。将从表面侧朝向刀片主体侧交替配设这些高硬度层和低硬度层各两层的硬质层包覆在前端部。
另一方面，作为与这些实施例1～5相对的比较例，制造出4种包覆有在两层高硬度层之间不具有低硬度层的硬质层的前端部所呈的半球的直径同样为11mm的纽扣式挖掘刀片。将它们作为比较例1～4。本比较例的烧成也如同本实施例那样使用超高压高温发生装置在金刚石稳定区域即压力5.8GPa、温度1500℃、烧结时间10分钟下进行。
比较例1中，通过含有30vol％的粒径0.5～2μm的金刚石粒子、70vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子且不含添加物粒子而含有10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将高硬度层形成为厚度200μm。并且，通过含有60vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子、40vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的WC粒子、5vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将中间层形成为厚度400μm。此外，通过含有20vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子、80vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的WC粒子并含有5vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将低硬度层形成为厚度600μm。将从表面侧朝向刀片主体侧依次仅配设这些高硬度层、中间层及低硬度层各一层的硬质层包覆在前端部。
比较例2中，通过含有30vol％的粒径0.5～2μm的金刚石粒子、70vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子且不含添加物粒子而含有10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物仅包覆了一层厚度800μm的硬质层。
比较例3中，通过含有30vol％的粒径0.5～2μm的金刚石粒子、70vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子且不含添加物粒子而含有10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将高硬度层形成为厚度400μm。并且，通过含有60vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子、40vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的WC粒子、5vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将低硬度层形成为厚度600μm。将从表面侧朝向刀片主体侧依次仅配设这些高硬度层和低硬度层各一层的硬质层包覆在前端部。
比较例4中，通过含有30vol％的粒径0.5～2μm的金刚石粒子、70vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子且不含添加物粒子而含有10vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将高硬度层形成为厚度400μm。并且，通过含有20vol％的粒径4～6μm的金刚石粒子、80vol％的作为添加物粒子的粒径0.5～2μm的WC粒子、5vol％的Co:100wt％的金属粘合剂的混合物将低硬度层形成为厚度600μm。将从表面侧朝向刀片主体侧依次仅配设这些高硬度层和低硬度层各一层的硬质层包覆在前端部。
将如此制造的实施例1～5与比较例1～4的挖掘刀片(纽扣刀片)中的5个安装到钻头直径45mm的挖掘钻头的校准面，2个安装到接触面，共计安装7个。使用这些在包括硬岩和超硬岩的平均单轴压缩强度180Mpa的铜矿山进行了挖掘出挖掘长度为4m的挖掘孔的挖掘作业，测定直至挖掘刀片达到寿命为止的挖掘总长(m)，并且对结束挖掘时的挖掘刀片的磨损形态进行了确认。另外，挖掘条件设为如下：挖掘装置为TAMROCK公司制型号H205D、冲击压力为160bar、进给(feed)压力为80bar、旋转压力为55bar。并且，从吹气孔供给水使得其水压为18bar。将该结果示于表1。
[表1]
| 挖掘总长 | 摩擦形态 | |
| 实施例1 | 368(m) | 正常磨损 |
| 实施例2 | 424(m) | 正常磨损 |
| 实施例3 | 236(m) | 正常磨损 |
| 实施例4 | 382(m) | 正常磨损 |
| 实施例5 | 332(m) | 正常磨损 |
| 比较例1 | 112(m) | 正常磨损及局部崩刀 |
| 比较例2 | 40(m) | 层剥离 |
| 比较例3 | 88(m) | 正常磨损及局部崩刀 |
| 比较例4 | 84(m) | 正常磨损及局部崩刀 |
根据该结果，安装有比较例1～4的挖掘刀片的挖掘钻头中，即使是挖掘长度最长的比较例1，挖掘刀片除了正常磨损以外还产生了局部崩刀，在安装有实施例1～5的挖掘刀片的挖掘钻头完成大致1/2的挖掘长度时达到了寿命。尤其，硬质层为一层的比较例2因层剥离而使得挖掘10个孔之后达到寿命，而未能用1个挖掘钻头在岩盘的1个面形成足够数量的挖掘孔。
相比之下，安装有实施例1～5的挖掘刀片的挖掘钻头中，挖掘总长最短的实施例3也能够形成大致60个孔的挖掘孔，在岩盘的一个面形成十几处挖掘孔时，大致3个面都无需更换挖掘钻头便能够进行有效的挖掘。尤其，高硬度层的层数较多的实施例2能够形成100个以上的挖掘孔，能够进行极为有效的挖掘作业。
另外，欲以与实施例1相同高硬度层、低硬度层的组成制造出具有高硬度层的厚度为1000μm、低硬度层的厚度为200μm，并交替层叠各两层高硬度层与低硬度层的硬质层的挖掘刀片，但因高硬度层的厚度超过800μm而硬质层中高硬度层的残余应力较高，从而烧结时在高硬度层产生层间龟裂而未能制造。
产业上的可利用性
如以上说明，本发明中，即使在挖掘时挖掘刀片突然碰到岩盘中极硬的超硬岩等而在硬质层外层的高硬度层产生缺损和崩刀，并且内侧的低硬度层从露出部分开始磨损，也能够防止磨损一下到达刀片主体而维持挖掘性能，且能够延长挖掘钻头的寿命而实现有效的挖掘作业。
符号说明
1-挖掘刀片，2-刀片主体，3-硬质层，4-高硬度层，5-低硬度层，11-钻头主体，C-刀片中心线，O-钻头主体11的轴线。
Claims (6)
1.一种挖掘刀片，其安装于挖掘钻头的前端部而进行挖掘，该挖掘刀片具备：
刀片主体；及
硬质层，包覆于该刀片主体的至少前端部且由比该刀片主体更硬质的金刚石烧结体构成，
上述硬质层从该硬质层的表面侧朝向上述刀片主体侧具有至少两层的高硬度层及低硬度层，所述低硬度层配设于这些高硬度层之间且硬度低于该高硬度层。
2.根据权利要求1所述的挖掘刀片，其中，
在上述硬质层，从该硬质层的表面侧朝向上述刀片主体侧交替配设有分别各为多层的上述高硬度层与上述低硬度层。
3.根据权利要求1或2所述的挖掘刀片，其中，
上述高硬度层的厚度在上述低硬度层的厚度的1/2以上且该低硬度层的厚度以下的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的挖掘刀片，其中，
各上述高硬度层的厚度与上述低硬度层的厚度分别在最薄的部分为150μm以上，在最厚的部分为800μm以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的挖掘刀片，其中，
从上述硬质层的表面侧朝向上述刀片主体侧，在上述高硬度层与上述低硬度层之间配设有硬度低于该高硬度层且高于上述低硬度层的中间层。
6.一种挖掘钻头，在其前端部安装有权利要求1至5中任一项所述的挖掘刀片。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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