JPS60199189A - ロ−タリ掘削ビツトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地下の地層中に深い坑井を掘削しまたはコア掘
りするために使用されるロータリ掘削ビットの製造に関
する。

さらに詳しくは本発明は、シャンクを有するビット本体
と、ビットの表面に対して掘削液を供給するための内部
チャンネルとを含み、ビット本体は複数のいわゆる１予
形成１カツテイング要素を担持した型のロータリ掘削ピ
ッＮＣ応用される。

各カッティング要素は多結晶付ダイヤモンドまたはその
他の超硬質材料から成る硬剥切削面な有する通常円形の
平板状である。

〔従来技術と問題点〕

従来、各カッティング幾夛、は２層から成る。すなわち
、多結晶性ダイヤモンドまたはその他の超硬質材料から
成る硬費表面層と、浸炭処理された炭化タングステンな
どの、表面層より軟弾の材料の裏あて層とから載る。こ
のような２層構造は薄いダイヤモンド層の使用を可能に
してコストを低下させるだけでなく、使用中に軟質裏あ
て層が硬質切削層よりも容易に摩耗するが故に一定の自
己研削度を与える。

この種のロータリ相削ビットの通常の’ｉＪ造力法にお
いては、ビットボデーが粉末冶金法によって形成されろ
。この工程に際して、まず、ビット本体またはその一部
の形状の中空鋳型をたとえば黒鉛から形成する。この鋳
型に炭化タングステンなどの粉体材料を封入し、次に炉
中でこの粉体材料を銅合金などの全島合金結合剤によっ
てｆ：浸して硬質マトリックスを形成する。

天然ダイヤモンドのカッティング要素を使用した掘削ビ
ットを製造するためにこのような方法を使用する際、鋳
型に炭化タングステンを封入する以前に鋳型の内側面に
ダイヤモンドを配置し、ビット本体の成形中にダイヤモ
ンドがマトリックス中に埋め込まれるようにするのが通
常である。マトリックスの成形に必要な最高炉温度は１
０５０〜１１７０℃のオーダであって、天然ダイヤモン
ドはこの温度に耐えることができろ。しかし通常のプリ
フォームは７００〜７５０℃の温度までしか熱的に安定
でない。この理由から、プリフォームカッティング要素
は原則として、ビット本体が鋳造されたのちＫその上に
取付けられ、また鋳型の内側面は、カッティング要鋳を
あとで硬化溶接またはろう付けを成すことのできる表面
を成し、あるいはカッティング要素を接合するスタッド
あるいはキャリアを受けるためのソケットを成すように
形成される。

このような本体上の事後のカッティング要素の取付けは
、使用される材料の性質の故に時間を要し、技術的に困
難で、コストが高く、またその困難性の故に、ビット本
体上の一部の要素の取付けが不十分な場合があり、使用
中に要素が急速に破りしまたはドリルビットから剥離す
る。さらに、従来開発された取付は方法は一般的には実
施可能であるが、場合によってスペースの故に、ビット
本体上のカッティング要素の配ｐに対して制限が加えら
れろ。

しかしながら現在では、溶Ｖ温度まで、代表的には約１
１０Ｌｌ”Ｃまで、熱的に安定な多結晶性ダイヤモンド
材料が入手される。このように熱的に安定なダイヤモン
ド材料はゼネラルエレクトリック社から、商標名’　Ｇ
ＫＯ８ＥＴ’で供給されている。

この材料は、大砲ダイヤモンドを使用する場合と同様な
方法を用いて、ビット本体の表面から部分的に突出する
ように材料片を設置すること罠よってロータリ掘削ビッ
トに施用されていた。たとえばこれらの材料片は厚い三
角形要鋳の形を成し、三角形の一方の頂点がドリルビッ
トの表面がら突出し三角形の全体面が放射方向にまたは
切線方向に延びる。しかしながら、このような熱的に安
定な要素は支持体としての裏あて層を有しないので、こ
れらの要鋳は通常のプリフォームに比べて、必要な強度
を生じるために切削方向において実質的に大きな厚さを
有する。これはカッティング要素のコストを大幅に増大
させる。さらに、厚さの増大は、これらのカッティング
要素がもはや自己研削性でないことを意味する。なぜな
らば、切削面背後の要素部分が前記の２層カッティング
要素の場合のように切削面そのものより早く摩耗するこ
とがないからである。

〔発明の目的〕

従って本発明の目的は、熱的に安定なカッティング要素
を使用し、この種要素の前記のような欠点を解決したロ
ータリ掘削ビットの製造方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、外面上に複数のカッティング要素を取
付けたビット本体を含むロータＩＪ　ｔｌ？削ビットの
粉末冶金法による製造方法において、ビット本体の少な
くとも一部を成形するための中空側・型を形成する段階
と、マトリックス材料粉体をＯ１ｊ記鋳型に封入する段
階と、前記材料を炉中で金属合金をもって溶浸してマト
リックスを形成する段階とを含み、さらに…」記の嫡型
にマトリックス材料粉体な封入する段階ＯｉＪに、 ａ、マトリックスを形成ずイ）ために必要な温度で熱的
に安定な材料から成る仲数のカッティング要素を鋳型の
内側面上の離間位％にへ１傷する段階と、 ｂ、少なくともマトリックスの成形後においてマトリッ
クスより高い弾性係数を有する支持材料をｌｉｄ記の各
カッティング要素の後側に隣接して配置する段階とを含
む方法が提供される。

用語１前側１および１後（１ｉｉｌ　’とは、掘削ビッ
トの正常操作に際して掘削されろ地層に対するカッティ
ング要素の連動方向に関して言う。

鋳型にマトリックス材料ヲ封入しマトリックスを成形し
たのちにカッティング要素をビット本体上に定置保持す
るための保持構造を成す手段が各カンティング費素の前
側に隣接して配置される。

本発明による方法は、従来のプリフォームカッティング
要素の場合のようにビット本体が形成されたのちにその
上にカッティング要素を増付けるのでなく、成形工程中
にカッティング要素をピット本体の中に合体させること
により、カンティング要素の熱的安定性を利用するもの
である。

少なくともマトリックスの成形徒にマトリックスよりも
高い弾性係数を有する支持材料を各カッティング要素の
後側に隣接して備えることにより、カッティング要素に
対して比較的剛性の支持体が備えられ、さもなければカ
ッティング要素の背後の材料が掘削中に受ける荷重によ
って降伏する傾向によって生じるカッティング要素の破
断り危険性を低下させる。このような背後材料の降伏は
カッティング要ＩＫ対して、その耐えられない曲げ応力
を加える。このようにして、カッティング要素はその自
己研削効果を生じるに十分な和度に薄く作ることができ
、同時にそのコストを低下させることかできる。

各カッティング要素は多結晶性ダイヤモンドから成り、
この材料の平板を成し、この平板の両（１１１１の主面
が前記カッティング要素のそれぞれ前側と後側とを成す
。

支持材料は単一の予形成固体インサート、たとえば炭化
タングステンまたはその仲の？ｉｌ＋質材料から成るイ
ンサートを含み、好ましくはその表面がカッティング要
素の後面に対して当接関係にあり、このインサートはそ
の周囲にマトリックスが形成されることによって仕上り
ピット本体の中に保持されるように形成される。あるい
はサポートは蝮数の固体インサートを含み、マトリック
スがこれらのインサートの内部と周囲に形成される。

あるいは、支持材料は、マ）　ＩＪックス成形工程の結
果としてピット本体の他のマトリックス部分より高い弾
性係数の硬質材料に転化されろ粉体マトリックス材料な
どの形で鋳型中に施用される。

たとえば、マトリックスを形成する粉体材料は、この粉
体材料をポリエチレングリコールなどの炭化水素と混合
した１ウエツト・ミックス１として知られる配合物とし
て鋳型に施用される。また、たとえば粉体の粒径分布を
変動させて材料の特性を変更して、得られるマトリック
スの骨格密度を変更しその硬度を調整することができる
。従って、各カッティング要素の支持材料は、鋳型の他
の部分に材料を封入する前にカッティング要素の後側に
隣接して施用されるウェット・ミックス体とすることが
でき、この最初のウェット・ミックス体の特性は、これ
から得られたマトリックスがピット本体の他の部分のマ
トリックスよりも高い弾性係数を有するように成される
。

各カッティング要素をビット本体上に定置保持する保持
構造を成す手段を含む前記の構造のいずれにおいても、
前記手段は、各カッティング要素が鋳型中に配置された
ときに各要素の前側面の一部に沿って延在する鋳型内側
面のくぼみを含み、このくぼみは、鋳型に粉体材料を封
入するときにこの粉体材料を受け、マトリックスが成形
される隙に、カッティング要素の前側と係合してこれを
ピット本体の中に定置保持するマトリックス本体と一体
の保持部分を成す。

あるいは、または追加的に、保持構造を成す手段は予形
成された要素とし、これを最初罠鋳型の中にカッティン
グ要素の前面と係合するように配置し、鋳型の封入とマ
トリックスの成形Ｖに、この予成形要素がマトリックス
中に保持されて、カッティング要素をビット本体上に保
持する。

この予形成保持要素は細長い要素とし、その一端が仕上
りピット本体の中に埋込まれ、＃２端がカッティング要
素の前面の一部に沿って接触する。

この予形成要素は弾性的にたわみ性とする。

保持構造が前記のマトリックス本体と一体の保持部分で
あれ、別個に成形された弗素であれ、各カッティング要
素はアパチュアまたはくばみを形成され、その中に保持
構造の一部が係合する。

…１記の本発明による方法の代用または】１加として、
押削中に各カッティング要素に加えられる曲げ応力は、
カッティング要非の切削縁の背後の材料の中において、
カッティング要素の他の部分の背後の材料の中における
よりも大なる弾性係数を生じる任意の構造によっても低
減される。この効果は、たとえばカッティング要素の切
削縁から離れた部分の背後に低モジュラスの材料を配置
し、または切削−の背後に高モジュラスの材料を配置す
ることによって達成される。

従って１本発明は、外周面上に複数のカッティング要素
を取付けられたビット本体を含むロータリ押削ピットを
粉末冶金法によって製造する方法において、ビット本体
の少なくとも一部を成形するための中空鋳型を形成する
段階と、前記鋳型に粉体マトリックス材料を封入する段
階と、炉中において金属合金をもって前記材料を溶浸し
てマトリックスを形成する段階とを含み、さらに粉体マ
トリックス材料を鋳型に封入する段階の耐洗、ａ、マト
リックスを形成するために必要な湯度で熱的に安定した
材料から成る複数のカッティング要素を鋳型の内側面上
に相互離間位置に配置する段階と、 ｂ、各カッティング要素の裏側に隣接してインサートを
配置し、その際Ｋ、少なくともマトリックスの成形後Ｋ
、カッティング要素の裏面に隣接する材料がこの要素の
切削縁り近傍において、この近傍から離れた部分よりも
高い弾性係数を有するように成す段階とを含む方法を提
供するものである。このような効沫は、たとえば、切削
縁り近傍により高いモジュラスの材料を配置することに
より、あるいはこの近傍から外れて低モジュラスの材料
を配置することにより、あるいはその組合せによって達
成される（本明紗智におけ′７．Ｉすロモジュラスと１
低１モジユラスは、ビット本体の他の部分の正悼マトリ
ックスのモジュラスとの比較である）。インサートは剛
性の予形成インサートとし、またはマトリックスの主部
分が形成されるときにマトリックスとして形成されるウ
ェット・ミックスとする。

本発明はその主旨の範囲内において、前記の段階のいず
れかを含む本発明の力法罠よって製造されたロータリ押
削ビットを含む。

〔実施例〕

以下において、本発明を図面に示す実施例について詳細
に説明する。

語１図および第２図について述べれは、ロータＩＪ　ｌ
削ビットはビット本体ｌＯを含み、この本体は、結合剤
合金、通常銅合金をもって溶浸された炭化タングステン
マトリックスから成る。このビット本体の一端に、ドリ
ルストリングとの連結のための一ネジ付ぎシャンク１１
が備えられる。

ビット本体の作動端面１２はビットの中心区域から放射
方向に突出した複数のブレード１３が形成され、これら
のブレード１３はその長さに沿って酸１ｔ、’１配置さ
れたカッティング要素１４を担持している。

このビットはキツカー１６を含むゲージ部＋５を有し、
このゲージ部は坑井壁面と接触してビットを坑井内部に
おいて安定させる。ビット本体とシャンクとの中に備え
られた中心・チャンネル（図示されず）が公知のように
掘削液をノズル１７を通して端面１２［送る。

これは本発明を応用することのできるビットの種々の型
の一例にすぎないものと了解されたい。

粉末冶金鋳造法によってこのようなビット本体を成形す
る技術は前記のように公知であって、以下においては、
従来の予形成カッティング要素の場合のように成形工程
後にボテ−の上にカッティング要素を取付けるのでなく
、成形工程中に本体上に熱安定性カッティング要素を取
付けるようにした変更方法について説明する。

第３図について述べれば、鋳型Ｉ８は黒鉛から成り、ビ
ット本体またはその一部の所要の表面形状に大体対応す
る空隙部形状を有する。すなわちｖ１型１８はブレード
１３に対応する細長いグループ１９を形成されている。

各グループ１９に沿って、カッティング要素の所要の配
置に対応する仲数の部分円形くぼみ２０が離間配置され
ている。鋳型１９の表面に、これらのくぼみ２０［隣接
して他のくぼみ２１が配置されている。

鋳型の構造に従って、第３図に図示のようにくぼみ２０
の中に複数の耐熱性カッティング要ｆｉ４１４が適当な
接着剤によって同着されている。各グループ１９の内部
において、各カッティング９１Ｈ＋の鋳型内部に面した
側面に、たとえば接着剤によって、予形成剛性インサー
ト２２が配置される。このインサート２２は、たとえば
浸炭処理炭化タングステンなどの高弾性係数材料によっ
て成形される。

インサート２２は任意適当な形状とすることができるが
、カッティング要素１４の平たんな裏面全域をカバーす
る平面を備えることが好ましい。しかし、インサート２
２は第３図の２３で示すようにカッティング要素１４を
越えて突出することができ、またはカッティング要素の
一部のみをカバーすることもできる。

すべてのカッティング要素とインサート２２が配置され
たのちに、鋳型の中に粉末状炭化タングステンを封入し
、通常の方法で炉の中で銅合金結合剤をもって溶浸して
１トリツクスを形成する。

マトリックスはそれぞれのカッティング要素１４と剛性
インサート２２を包囲し、また各くばみ２１を充填する
。このようにしてインサート２２はマトリックス材料に
よって包囲されることによって、ビットのマトリックス
本体の中に固く保持され、またカッティング要素１４は
、このインサート２２と、くばみ２１を充填したマ）　
ＩＪタックス料から成る保持部分２４との間に保持され
て強く固定されろ。このようにしてビット本体が鋳型か
ら型出しされる際に、すべてのカッティング要素は止確
な位置にあり、高弾性係数の材料から成るインサート２
２によって固く支持されている。

インサート２２の突出部２３は、マトリックスによって
保持されるその追加部分を成し、またこのインサートは
アンダーカットまたはくばみを備えて、その中に成形材
料が進入してマトリックス中にインサートをキー止めす
ることもできる。

インサート２２０表面はカッティング要素１４の鼻面に
対して当接することができろ。しかしインサート２２と
カッティング１４との間にスペースがあれは、マトリッ
クスの形成に際してこのスペースは銅合金結合剤または
溶浸剤によって充填されるであろう。インサート２２と
カッティング要素１４との間のスペースは、たとえばい
ずれかの暑叱の表面の不規則形状によるものであるが、
若千の場合には、これらの面の間に狭いギャップを成し
、これをマトリックスまたは結合剤西るいは溶浸剤によ
って充填することがψましい場合がある。

カッティング要素の材質とマトリックス形成材料の組成
と罠よってカッティング要素の裏面が形成中のマトリッ
クスに接合する場合と接合しない場合がありうる。いず
れの場合においても、カッティング要素に適当な形状を
与えることにより、たとえばカッティング要素に外周ベ
ベルを備えてこれをマトリックスがおおうようにして、
ビット本体に対するカッティング要素の保持状態を改良
することができる。先に述べたように、粉末状のマトリ
ックス形成材料は鋳型の中に１ウエツト・ミックス１と
して知られる組成の形で封入することができる。このば
ツクスは、ポリエチレングリコールと混合された炭化タ
ングステン粉体を含む。

鋳型に封入したのち、この鋳型を炉中で加熱してポリエ
チレングリコールを焼却し、そののち、この材料を銅合
金結合剤または溶浸剤をもって溶浸する。予形成剛性イ
ンサートを用いる代わりに、第４図に図示のようにカッ
ティング要素１４の支持体は、鋳型の充填前にカッティ
ング要素１４０夷面２６の背後に充填されたウェットξ
ｌクス体２５とすることができる。炉中でのマトリック
ス形成工程に際して、カッティング要素１４の背後に形
成されるマトリックス部分は、使用されたウェットεノ
クスの特性により、ビットの本体中のマトリックスより
も大きな骨格密度と、より所い弾性係数とを有し、従っ
てカッティング要素のす特休を成す。

第５図はたとえば炭化タングステンの予形成剛性インサ
ート２７を示す。このインサートは、押削中に最大応力
を受けるカッティング要素１４の切削縁四の背後におい
て厚くなるように大体くさび状の断面を有する。

第６図の構造においては、インサートは、炭化タングス
テンまたは類似の硬質材料の多数の比較的大きなアグロ
メレート２６の形とし、マトリックス３０がこれらのア
グロメレートを包囲し、封入し、保持することができる
。

カッティング要素の前側のマトリックス本体の延長部か
ら成る保持構造の代わりに、この保持構造をカッティン
グ要素１４の前側に隣接して鋳型の中に酪酸された別個
の予形成保持要素とすることができる。たとえば第７図
に図示のように、この保持要素は細長いバー３３の形を
成し、このバーは、マトリックスが成形されたときに、
このバー３３の一部がマトリックス本体３０の中に埋め
込まれ、他の一部がカッティング要素の前面３２に沿っ
てマトリックス本体から突出するように１鋳型の中罠配
瀘される。

第８図の拾遺においては、カッティング要素１４は穴３
４を予形成され、この穴がマトリックスによって充填さ
れて、カッティング要素をビット本体に対して確実に保
持する。力・ノティング要素の表面に１個または複数の
くぼみを形成することによっても同様の保持効果が得ら
れる。

Ｉｉｊ記のカッティング要素は円形タプレ、ント状とし
て説明したが、他の形状も可能である。

各カッティング要素の後側に配置されたインサートの目
的は、前述のように、カッティング要素の裏側にあるマ
トリックス材料の降伏の結果としてカッティング要素に
加えられる曲げ応力Ｖこよる破断り危険性を低減させろ
Ｋある。マトリックス材料よりも降伏傾向の少ない剛性
インサートを用いてカッティング要素の破断の危険性が
減少されるけれども、カッティング要素の前面に係合し
た保持構造による拘束力を低減させて、支持インサート
の降伏に際してカッティング捗累が全体として傾斜し、
カッティング要素に加えられる曲げ応力を更に低下させ
ることもできる。

たとえば、マトリックス本体の延長部２４を第］０図に
図示のように薄い「１面積と成し、または第１１図に図
示のようにマトリックス延長部２４がカッティング要素
１４の中央部のみに係合し、少素１４の放射方向内側端
部がマトリックス３０中に配置ｊｉされた低いモジ−ラ
ス材料体３】のくぼみの中に＾ｅｆｔされるようＫして
、前記のような効果をうろことができる。

第１２図は、細長い保持要素３３の中にくほみ３５を備
え、保持セ素３３がカッティング要素１４の１ｉｆｔ　
７６７３２の中心部のみに係合するようにして、カッテ
ィング要素１４に対する曲げ応力を低減させる構造を示
している。

第７図乃至第１２図の構造においては、支持インサート
が図示されていないが、本発明の主旨の範囲内において
前述のいずれかの形状をとることができる。

カッティング要素の切断紳に隣接して高モジユラスイン
サートを配置するかわりに、カッティング要素の反対側
の縁に隣接してその後部に低モジ−ラスインサートを挿
入することによっても、同様な効果、すなわち負荷のも
とにおける曲げ応力の低下が達成される。このような構
造は卵、１３図に図示され、この場合、低弾性係数の材
料の球体または円筒体３１ユと３１トが要素１４の放射
方向内側縁の後方に配ＩＡされている。切削中に、切削
縁の背後のマトリックスの降伏によってカッティング多
素が曲がっても、これらのインサートの低モジュラスの
故に力・ノテイング要素１４は全体として傾斜し、この
要素に加えられる曲げ応力を低下させる。

インサート３］　ａが圧縮応力を受けるならば、インサ
ート３１ｂおそらく引張り応カン受・け、カッティング
要素の裏面が支持マトリックスに接合されているかぎり
、なんらかの目的に役立つであろう。

低モジユラスインサートをウェットミックスで形成し、
このウェットミックスが、ビット本体の佃の部分につい
て使用されるばソクスよりも低モジュラスのマトリック
スを生じることができる。

カッティング要素が平坦でない構造においては、カッテ
ィング要素の支持体が砕少組成のウェットミックスによ
って与えられ、カッティング夾・累の前面の保持構造が
主マトリックスの一体的延長部によって与えられること
が特に適当である。なぜなら、その場合に両方の成分は
どのよう２Ｊカツテイング要素の輪郭にも自動的に合致
１石からである。

先に述べたように、Ｏ１Ｉ記のいずれのｔｊ”’　４％
においても、マトリックスによってカバーされる夕を族
ベベルをカッティング要素に備えることによって、マト
リックス中のカッティング要素の保持が改９される。第
１４図乃至第１９図はこの型のカッティング要素の実施
例を示す。

第１１１と第１５図の実施例において、カッティング要
素１１０は耐熱性多結晶性ダイヤモンド材料の円形ディ
スクから成り、外周ベベル１１１を備えている。

ビット本体１１３０表面から突出したブレード１１２の
長さに沿って、このような複数のカッティング要素が取
付けられ、これらのブレードはビットの原則として中心
軸線からその外周方向に外部に突出している。

前述のように、ビット本体の形成用鋳型の中に炭化タン
グステンを封入するまえに鋳型の内側面上にカッティン
グ要素１１０を載置し、ビット本体の形成中にマトリッ
クス中に埋込まれるよう処して、カッティング要素がビ
ット本体上に取付けらねる。第１４図に示す型のカッテ
ィング要素を使用する際、カッティング要素を配置する
鋳型中のくぼみは、マトリックス材料がカッティング要
素の外周の大部分に沿って外周ベベル１１１す取囲むよ
うに流れて、カッティング要素ラブレード】１２上に配
置保持することができるように形成されている。

第１４図と第１５図はカッティング要素の形状を略示す
るだけのものであって、このカッティング要素はさらに
第Ｊ　［Ｚ＋乃至第１３図について述べた方法のいずれ
かによって保持また／あるいは支持されることは明白で
ある。

第１６図と第１７図に示す他の形状のカッティング要素
においては、その両側部分から２セグメントが除去され
、２つの平行な直線ベベル１１４を成し、これらのベベ
ルがマトリックス中圧埋込まれる。

第１８図と第１９図に示す変形カッティング要素におい
ては、両側に集中型の直線ベベル１１５カ備えられてい
る。カッティング要素の切削縁がその狭い方の末端であ
れば、切削応力によってカッティング要素がマトリック
スから引抜かれる傾向に対して、ベベルの集中型が対抗
する。

ベベルは任意通常の方法で形成することができる。たと
えば、まず多結晶性ダイヤモンド粒子な結合剤をもって
結合し、次にこの結合剤を浸出することによって、耐熱
多結晶性ダイヤモンドのカッティング要素が形成される
。ベベルの切削は、この浸出を実施する前に、火花浸食
法によって実施される。

本発明は多結晶ダイヤモンドの単層カッティング要素に
ついて説明されたのであるが、これはただこの型のもの
が現在入手される唯一の耐熱性予形成カッティング要素
だからである。本発明は、プリフォームの特定材料に関
するものではなく、プリフォームをビット本体の中に支
持／保持する方法に関するものであるから、その主旨の
範囲内において、２層型または多層型プリフォームを含
めて今後開発されるべき他の型の耐熱性カッティング要
素、および超硬質材料としてダイヤモンド以外の材料を
使用した型の要素について使用される前述の方法をも包
含する。

前記の各構造は、マトリックスの一部またはその他の要
素をカッティング要素の一部の上に１ね合わすことによ
ってカッティング要素をビット本体上に定置保持するも
のであるが、カッティング要素そのものをさらにビット
本体に対して接合する可能性についても言及した。しか
し、ビット本体に対するカッティング要素の接合が充分
に強力であるならば、このような接合がカッティング要
素をビット本体に対して固着する主要手段または唯一の
手段を成すことは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明が特に応用される型の代表的抑削ビット
の側面図、第２図は第１図に図示の押削ビットの端面図
、第３図は本発明によるＴｊ造方法を示すロータリビッ
トの押開要素の断面略図、第４図乃至第８図は本発明の
方法によって製造されるカッティング要素の他の取付法
を示す類似の凹面図、第９図は第、８図のカッティング
要素の端面図、第３０図乃至第、１３図は変更構造を示
す第３図乃至第８図とか似の図、第１４図乃至第１９図
はビット本体中の保持状態を改良するためにベベルを備
えたカッティング要素を示す略図である。 ｌＯ・・・ビット本体、１３・・・ブレード、１４・・
・カッティング要素、１８・・・鋳型、１９・・・グル
ープ、２０　、２１・・・くぼみ、２２・・・インサー
ト、２４・・・保持部分、２訃・・ウェットミックス、
ｚ７，２９，３１ａ　、３１ｂ−インサート、３３・・
・保持部材、ＨＯ・・・カッティングｌ、１１１゜１１
４　、１１５・・・ベベル。 出願人イヤ埋入　猪　股　清 手続補正書（於） 昭和（３０１ｆ、ｌＩ　月λ３［１ ’４：ｓ　ｒｌ庁艮官　志　買　学　殿１　事イ′１の
表示 昭和５９１ｉｒ　特Ｐｌｒ願　第　２５５５４ｇ弓２　
発明の名称 〔１−タリ掘削ピットの製造り払 ３　ン１１ｉ正をづる者 事（’ｌとの関係　特許出願人 工ヌエル、べ１−ｏリアム、プロダクツ、リミテッド ４代狸人 昭和６０年３月Ｇ日 （発送日　昭和００年３月２６　Ｅｌ　）６　補正の対
象 願出の出願人の欄、委任状、図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外面上に複数のカッティング要素（１４）を取付け
   られたビット本体（ｌＯ）を含むロータリ掘削ビットの
   粉末冶金法罠よる製造方法において、ビット本体の少な
   くとも一部を鋳造するための中空鋳型（１８）を形成す
   る段階と、マトリックス材料粉体を前記鋳型に封入する
   段階と、前記マトリックス材料を炉中において金九合金
   をもって溶浸してマトリックスな形成する段階とを含み
   、鋳型にマトリックス材料粉体な封入する段階の前Ｋ。 ａ、マ）　ＩＪワックス形成に必要な温度において熱的
   に安定な材料から成る複数のカッティング要素（１４）
   を鋳型（１８）の内側面上の相互離間した複数個所に配
   置する段階と、 ｂ、少なくともマトリックスの成形後においてマ）　Ｉ
   Ｊワックスり高い弾性係数を有する支持材料（２２）を
   前記の各カンティング彼りｃの後側に隣接して配置する
   段階とを含むことを％徴とするロータリ掘削ビットの製
   造方法。 ２、鋳型（１８）にマトリックス材料を封入しマトリッ
   クスを成形したのちにカッティング要素をビット本体上
   に定置保持する保持櫂造を成す手段（２４，３３）が各
   カッティング要素（１４）の前側に隣接して配備される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項による方法。 ３、各カッティング要素（１４）は多結晶性ダイヤモン
   ド材料から成り、この材料の平板の形であって、この平
   板の両側の主面が前記カッティング要素のそれぞれ前側
   と後側を成すことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項による方法。 ４、各カッティング要素（１４）は円形ディスク状を成
   すことを特徴とする特許請求の範囲第３項による方法。 ５、前記支持材料は単一の予形成固体インサート（２３
   ）から成り、このインサートは、その周囲にマトリック
   スが成形されることによって仕上りビット本体中罠保持
   される形状とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第４項のいずれかによる方法。 ６、支持体は複数の固体インサー）　（２９）から成り
   、マトリックスがこれらのインサートの中間および周囲
   に成形されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第４項のいずれかによる方法。 ７、インサー）　（２２）はその前面がカンティング要
   素（１４）の裏面に当接関係にあることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項または第６項による方法。 ８、インサー）　（２２）は炭化タングステンから成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項のい
   ずれかによる方法。 ９、支持材料（２５）は、マトリックス成形工程の結果
   としてビット本体の他の部分のマトリックスより高い弾
   性係数の硬質材料に転化される材料の形で、鋳型（１８
   ）に対して施用されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１頂乃至第４項のいずれかによる方法。 １０、支持材料（２５）はマトリックス成形材料の粉体
   の形で鋳型に対して施用することを特徴とする特許請求
   の範囲第９項による方法。 １１、マトリックスを成形する粉体材料は、ペーストを
   成すために液体と混合された粉体材料から成る配合物（
   ２５）として鋳型に対して施用されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項による方法。 １２、前記液体は炭化水素であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項による方？！ｉ！：。 １３、各カッティング要素をビット本体上に定置保持す
   るための保持構造（２４，３３）を配備することを特徴
   とする特許請求の範囲新１．Ｉｊｌ乃至第１２項のいず
   れかによる方法。 １４、カッティング要＃　（１４）が鋳型の中に配置さ
   れたときにこの要素の前側の一部Ｋａって延在するくぼ
   み（２１）を鋳型（１８）の内側面に形成し、ｌｆｔ１
   記のくぼみ（２１）は、鋳型に粉体材料を封入する際に
   この粉体材料を受け、マトリックスが成形される際に１
   カツテイング要素（１４）の前側と係合してこの要素を
   ビット本体上に定置保持するマトリックス本体と一体の
   保持部分（２４）を成すことを特徴とする特許請求の範
   囲第１３項による方法。 １５、鋳型〔１８〕の中に最初に予形成要素（３３）を
   各カッティング要素（１４）の前側と係合するように配
   置し、鋳型の材料封入とマトリックスの成形後に、この
   保持要素（３３）がマトリックスによって保持されて、
   カッティング要素（１４）をビット本体上に定置保持す
   るようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１３項
   または第１４項による方法。 １６、予形成要素（３３）は細長い要素であって、この
   要素の一端が仕上りビット本体の中に埋め込まれ、他端
   がカッティング要５Ｋ　（１４）の前面の一部に沿って
   接触することを特徴とする特許請求の範囲第１５項によ
   る方法。 １７、予成形要素（３３）は弾性的にたわみ性であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１６項による方法。 １８、各カッティング敦素（１４）はアパチュアまたは
   くぼみ（３４，第８図）を形成され、その中に保持構造
   の一部が係合することを特徴とする特許請求の範囲ｔＪ
   ｉ、ｒ＋項乃至第１７項のいずれかによる方法。 １９、外側面上に複数のカッティング要素を取付けられ
   たビット本体を含むロータリ押削ビットを粉末冶金法に
   よって製造する方法において、この方法は、ビット本体
   の少なくとも一部を成形するための中空鋳型（１８）を
   形成する段階と、前記鋳型に粉体マトリックス材料を個
   人する段階と、炉中において金属合金をもって前記材料
   を溶浸してマトリックスを形成する段階とを含む型の方
   法であって、鋳型にマトリックス粉体材料を封入する段
   階の前に、 ａ、マトリックスを形成するために必要な湯度で熱的に
   安定した材料から成る複数のカッテインク要素（１４）
   を鋳型の内側面上に相互離間位負に配置する段階と、 ｂ、各カッティング要素の裏側に隣接してインサート（
   ２２，２５，２９）を配置し、その際に、少なくともマ
   トリックスの成形後Ｖこ、カッティング要素（１４）の
   裏面に隣接する材料がこの要素の切削縁の近傍において
   、この近傍から離れた部分よりも高い弾性係数を有する
   ように成す段階とを含むことを岐、徴とするロータリ掘
   削ビットの製造方法。 ２０、インサート（２２，２５，２９）は、ビット本体
   の他の部分のマトリックスよりも高い弾性係数を有し、
   カッティング要素（１４）の裏側に、この要素の切削縁
   に隣接して配置されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１９項による方法。 ２１、インサー）　（３１１））は、ビット本体の他の
   部分のマトリックスよりも低い弾性係数を有し、カッテ
   ィング要素（１４）の裏側に、沿って、この要素の切削
   縁り近傍から離間して配置されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１９功による方法。 ２２、インサートは１個または複数の予形成固体要素（
   ２２、２９）から成り、これらの要素は仕上りビット本
   体の中において、これらのインサート要素の周囲にマト
   リックスが成形されることによって保持される形状を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第２０項または第
   ２１項による方法。 ２３、インサート（２５）は、マトリックスの成形１秤
   の結果として所要の弾性係数の硬質材料に転化される材
   料の形で鋳型（１８）に施用されることを特徴とする特
   許請求の範囲第２０項または第２１項による方法。 ２４、各カッティング要素（ＩＩＬＩ）はその外周の少
   なくとも一部に沿って薄い部分（１１１）を形成され、
   この薄い部分はビット本体上にカッティング要素を保持
   しまたはその保持を助長するようにマトリックス材料（
   １１２）の中に少なくとも部分的に埋め込まれるように
   配置されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第２３項のいずれかによる方法。 ２５、前記の薄い部分（ＩＮ　）は、カッティング要素
   （１１０）上の外周ベベルを含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１４項による方法。 ２６、前記外周ベベル（ＩＩＩ）はカッティング要素（
   １１０）の全周に沿って延在することを特徴とする特許
   請求の範囲第２５項による方法。 ２７、カッティング要素（１１０，第１６図）はその両
   側において２個の実ＩＮ直線的なベベル部分（０４）