JPS60199190A - ロ−タリ掘削ビツトのカツテイング要素およびその形成方法 - 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に深い坑井を掘削しまたはコア掘シ
するために使用されるロータリ掘削ビットに関するもの
であシ、特にこのビットの上にカッティング要素を取付
けることに関するものである。

本発明に関する型のロータリ掘削ビットは、ビットボデ
ーを含み、このボデーはシャンクと、ビット表面に対し
て掘削液を供給するための内部チャンネルとを有する。

ビットボデーは複数のいわゆる“予形成”カッティング
要素を担持している。

各カッティング要素は、その前方切削面を成す薄い硬質
表面層を含み、この表面層がこれよシ軟質の裏あて層に
接合されている。たとえば、前記の硬質表面層は多結晶
性ダイヤモンドまたはその他の超硬度材料によって形成
され、また裏あて層は浸炭された炭化タングステンで形
成することができる。このようなカッティング要素のλ
層構造は、使用中に軟賞晟あて層が硬質表面層よシも容
易に摩耗するので、一定直の自己研削作用を示す。

予形成カッティング要素は、通常、キャリヤに対してた
とえばロウ付けによって接合されることによって、ビッ
トボデー上に取付けられ、このキャリヤは、とットボデ
ーのソケットの中に受けられ配置された炭化タングステ
ンのス　ラドの形とすることができる。

〔従来技術と問題点〕

このような予形成カッティング要素の使用、その製造法
およびロータリ掘削ビット上のその取付法の実施例は米
国特許第３，７≠３．≠♂り号、第３，７グし一３号、
第ｊ、　７４　Ｚ　３７　／号、第ぢＯりζ３６−号、
および第４１．／ｊｔ、３．２り号に記載されている。

一般に、各カッティング要素を構成する層は均一厚さを
有し、またカッティング要素はもつとも多くの場合に円
形であるが、時に他の形状も使用することができる。

この種の予形成カッティング要素を含む掘削ビットは一
般に非常に有効ではあるが、掘削作業中に非常に高い応
力を受けたときに、カッティング要素が破断しまたはビ
ットから離脱して破損することによシ多くの問題を生じ
る。

〔発明の目的〕

従って本発明の目的は、使用中に破損の可能性の少ない
改良型のカッティング要素を提供するＫある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、ロータリ掘削ビットのカッティング要
素は前方切削面を限定する薄い硬質表面層をよシ軟質の
裏あて層に接合して成ル、裏あて層は平均−厚さであっ
て、表面層の切削縁（後述）の近傍部分において、表面
層の残余区域を裏あてする部分よシも厚い。

この明細書において、表面層の切削縁とは、カッティン
グ要素が使用中にロータリ掘削ビット上に取付けられて
いる際に、掘削される地層に係合し、切削し、また／あ
るいは摩耗するために用いられる表面層の縁部分と定義
される。

裏あて層を切削縁に瞬接した部分において厚く成すこと
によシ、二、三の利点の得られることが発見された。

キャリヤに対するカッティング要素の配向は、原則とし
て、地層面に対するカッティング要素の前方切削面の所
要レーキ角匿によって決定される。

均一厚さの切削要素の場合、切削面のこの所要レーキ角
度は、相互に接合される躾あて層の面とキャリヤの面の
配向をも決矩する。使用中に接合部の受ける剪断応力が
接合面の配向に依存し、またこの剪断応力を低下させる
配向が接合部の破損の確率を低下させる傾向を示すこと
は明かである。

カッティング要素とその裏あて層の裏面の正確な形状に
応じて、使用中の接合面に対する剪断応力と従ってその
破損とを減少させるよ５にこの接合面の配向を変更する
ため、裏あて層の切断縁に隣接した部分を増大させるこ
とができる。

曲げ作用によるカッティング要素の破断の危険性を低下
させるため、カッティング要素の前記キャリアはその剛
性支持体として役立つ。従ってキャリアの材質は原則と
して高ｌＡ９＃性係数を必要とする。しかし切断縁の近
傍において晟あて層の厚さを増大することによシ、カッ
ティング要素はその最高応力区域において強力に成され
、従ってキャリアをより低い弾性係数の物質で形成する
ことができ、これはコストを節約し、またすぐれた摩耗
特性を支える。

たとえばキャリアの面に対して裏あて層をいわゆる“Ｌ
Ｓ接合”することによって（ＬＳ結合は米国特許第４’
ｚ、２．２４３２λ号に記載されている）カッティング
要素をそのキャリアに対して接合する際に、その作業に
含まれる高温の故にカッティングｇ！素の硬質表面層が
熱損傷を受ける可能性がある。切削縁の近傍において裏
あて層の厚さを増大することによシ、接合される面から
表面層までの距離が増大され、このようにして、表面層
の最も重要な区域を成す切断縁に対する熱損傷を最小限
に成すことが可能になる。

下記に説明する若干の実施形態におりで、平均−厚さの
カッティング要素を備えることにより、カッティング要
素の輪郭をこれと接合されるキャリアの輪郭に対して、
より緊密に合致させることができ、これはカッティング
要素とキャリアの周囲を流れる掘削液の流れ特性を改良
して、掘削液中の乱流の制御を改良することができる。

また、従来、均一厚さのカッティング要素が、前述のよ
うに前方切削面を所要のレーキ角度に配ｄする必要から
、キャリアのゼオメトリに対し′ＣあるｅＬｔの制限を
加える傾向があったが、切削縁の近傍において裏あて層
を厚くすることによシ、キャリアの形状および配向のフ
レキシビリティが拡大される。

また本発明はカッティング要素の製造工程についても利
点を示す。予形成カッティング要素は原則としてプレス
中で強大圧力のもとに形成され、このプレスの運転コス
トは非常に筒い。各カッティング要素の形成コストは各
プレス操作において形成される要素数を増大することに
よって低下することができる。下記に説明する本発明の
実施態様においては、まずダンス中において中間構造を
形成し、次にこの中間構造を二分割して２個のカッティ
ング要素を形Ｍする。プレス中において中間構造の占め
る容積は２個の別々のカッティング要素の占める全体容
積よシ小であシ、これによシ各プレス操作によって形成
されるカッティング要素の数を増大し、単価を低下させ
ることができる。

硬質表面層と、これよシ軟質の裏あて層は先に述べたよ
うな任意適当な材料で形成することができるが、表面層
は多結晶性ダイヤモンドで形成し、裏あて層を浸炭処理
炭化タングステンで形成することができる。

好ましくは裏あて層の厚さは切削面全体にわたって連続
的にまた平滑に変動する。表面層の全体面はカッティン
グ要素の中心軸線に対して大体直角に配置することがで
き、この場合、裏あて層の殻面の全体面は、裏あてノー
の所要の厚さ装動を生じるようにこの［１４１１線に対
してりＯ０以下の角度で傾斜される。裏あて層の裏面は
好ましくは平たんに成し、裏あて層が全体としてクサビ
状断面を有するようにする。

表面層は平たんに成すことができるが、本発明の主旨の
範囲内において、表面層に他の形状を与え、たとえば表
面層にふ・ｂて凹形１）１１面または凸形前面を生じる
ように部分円部ノド〉または部分球形とすることができ
な。

カッティング要素は全体として実負的に円刑Ｉノ１面と
し、たとえば円節の一部の形セくとすることができる。

また不発明はその主旨の範囲内において、＋ｉ・Ｊ記の
いずれかの型のカッティング云糸と、これを掘削ビット
上に取付けるキャリアとン含み、カッティング要素の関
あて層の表面がキャリアの而に＋ｉ合されるようにした
ロータリ・ビット用切ｆｆ１ｌｌ　＜ｇ　造を含む。

キャリアは炭、化タングステンによって形成することが
でき、円筒形スタッドの形状とし、その縦軸線に対して
りｏ６以下の傾斜面を有し、この傾斜面に対して、カッ
ティング要素の表あて層の矢面が接合される。

また本発明はその主旨の範囲内に分いて、シャンクを有
するビットボデーと、ビット表面に対して掘削液を供給
する内部チャンネルとを含み、ビットボデーは前記の型
の込ずれかの複数のカッティング９！素を担持したロー
タリ掘削ビットに関するものである。

また本発明は前記の型のいずれかのカッティング要素の
形成方法において、２個の硬質表面層をこれよシ軟質の
中心層の両面に接せして成る中間構造を形成する段階と
、この中間構造の中心軸線に対してりＯ０以下に傾斜し
た面に泊って中間構造の中心層を分割することによって
２個のカッティング要素を形成する段階とを含み、各賛
累の切削面は前記一方の硬質表面層によって形成され、
各要素の裏あて層は分割された中心層の一部によって形
成されるようにした方法を提供するにある。

前記のすべての構造において、平均−厚さの裏あて層が
薄い硬質表面層に対して一体的に接合され、この接合は
通常の方法でカッティング要素の形成中にプレスの中で
実施されることが好ましい。

しかし、２部分からなる裏あて層を形成し、その第１部
分は通常のように形成プレスの中で硬質表面ｊ−に対し
て接合され、次に第１部分を第１部分の裏面に対してた
とえば”ＬＳ結合”によって接合することも有利である
。この場合、裏あて層の第１部分は原則として均一厚さ
とし、第１部分は平均−厚さとし、第１部分に接合され
たときに本発明による平均−厚さの全体層あて層を成す
ことができる。たとえは、英あてノーのｍ＋２部分が全
体としてクサビ状断面を有すれは、均一厚さの第７部分
に結合されたときに裏あて層全体がクサビ状となる。

裏あて層の第１部分に対する第２部分の接合は、キャリ
アに対する第１部分の接合と則時的に実施することがで
きる。

このような構造においては、裏あて層のλ部分間の接合
が通常の均一厚さのカッティング要素の裏面におけると
同一のせん断応力を受けるが故に、裏あて層とキャリア
との間の接合面ＫＧつたせん断応力の低下の利点が失わ
れること以外は、前記の本発明のすべての利点を与える
ものである。

裏あて層を構成する２部分は好ましくは同一材料、たと
えば・浸炭処理炭化タングステンとし、同一硬度とする
が、これらの画部分が所望の自己研削効果を生じるよう
に、カッティング要素の表面層よシ軟質である限シ相異
なる硬度の材料を使用することもできる。

一部分から成る裏あて層を形成する利点は、硬質表面層
に接合される第７部分を薄く成し、従って多数の表面層
／第１部分ユニットを高圧成形プレスの中に封入して単
価を低減させることができることにある。裏あて層の裏
側の第１部分は、使用される材料に従って通常法で予形
成することができる。

また本発明はその主旨の範囲内において、硬質表面層と
裏あて層とを別々に予形成し、次にこれらの層を相互に
接合する方法を含む。従来、硬質表面層が多結晶性ダイ
ヤモンドで形成されていた場合、高圧成形プレス中での
成形中にダイヤモンド層を裏あてノーに対して接合する
ことが必要であった。これは、多結晶性ダイヤモンド材
料が、あとの段階で裏あて層に対して接合するために必
要な温度Ｖｃｈ−いて熱的に不安定であったからである
。

しかし最近、このような高温に耐えることのできる熱安
定性多結晶性ダイヤモンド材料の製造方法が開発された
。従ってこのようなダイヤモンド桐料の層を別個に予形
成し、次にこれを、別個に形成された平均−厚さの躾あ
て層に接合して、本発明の利点の少なくとも一部を有す
るカッティング要素を形成することができる。

〔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。

ビットのボデー／θは代表的には、結合材合金を溶浸す
れた炭化タングステンマトリックスから成シ、その一端
に１　ドリルストリングに連結するためのネジ付きシャ
ンクｌ／を備える。

とットボデーの作動端面／２はビットの中心部から放射
方向に突出した多数のブレードを形成され、これらのブ
レードは、その長さ方向に離ｉＭＩ配置されたカッティ
ング部材／＋を担持している。

このビットはキツカー／６を営むゲージ部１５を有し、
このゲージ部は、坑井の壁面と接触して坑井中にビット
を安定させるためのものである。ビットのボデーとシャ
ンクとの中の中心チャンネル（図示されず）が公知のよ
うＫして作動面／２のノズル／７を通して掘削液を送る
。

これは、ボデーが鋼で形成されたビットを含めて、本発
明の応用されるビットの型の多数の例の７例に過ぎな込
ものと了解されたー。

各カッティング部材／ダは、ビットのボデーのソケット
の中に配置されたスタッド状のキャリアに取付けられた
予形成カッティング要素を含む。通常、各予形成カッテ
ィング要素は、円形であやで炭化タングステンの厚い裏
あて層に接着された多結晶性ダイヤモンドの薄−表面層
を含み、これらの層は均一厚さである。各カッティング
要素の裏あて層の裏面がたとえばろう付けによって、ス
タッドの適当に配向された表面に接着されている。

ｔｇ　３　（、）図と第３（ｂ）図は本発明によるカッ
ティング要素を変形カッティング部材を示す。力、ティ
ングｆｆ木、２ｄそのものは円形であって、多結晶性ダ
イヤモンドの薄い硬質表面層２／と、浸炭処理炭化タン
グステンの厚い裏あて層ことを含む。表面層ユ／はカッ
ティング要素の中心軸線Ｊに対して直角に延在する。し
かし本発明によれば、央あて／ｉ４ｕは均一厚さを有す
ることなく、この裏あて層の裏面力はカッティング要素
の中心軸線Ｊに対してｖｏ０以下の角度で傾斜している
。故に、Ｍあて層２−は全体としてクサビ状を成し、カ
ッティング要素の切削縁に隣接した部分で厚さが増大し
ている。

裏あて層−の傾斜裏面Ｊは、とブトボデー２９中のソケ
ットコの中に取付けられた大体円筒形の炭化タングステ
ンスタッド２７の煩多（面２乙に対して接着されている
。

カッティング要素〃の配向は、掘削または摩耗される地
層３０に対する前方切削層、２／の所要のレーキ角度に
よって決定される。、掘削中のカッティング要素に作用
する主たる応力は、地層両３ｏに対して大体平行方向に
作用するドラッグ負荷と、この地層面に対して直角に作
用する“ピッＨ＆！”負荷とである。掘削中にカッティ
ング要素に作用する応力は可変的でありて、正確に予測
または計算することが困難であるが、これらの応力の合
応力は、λ面一と３間の接合線に涜って働くせん断応力
が、この接合線と地層面との成す角度を減少させること
によって低下されうるような方向に作用するものと考え
られる。均一厚さの通常のカッティング要素の場合、当
然にこの接合線の角度は切削面のレーキ角度に等しくな
シ従って予定されるのであるが、第３（ａ）図、第３（
ｂ）図に図示の構造のクサビ状製あて層の場合、切削面
について同一のレーキ角度を保持しながら地層面に対す
る接合線の角度が減少される。この利点は下記の本発明
のすべての実施態様において達成される。

均一厚さの通常のカッティング要素を使用する場合、カ
ッティング要素とキャリアスタッドとの間の平滑な接合
は、場合によってスタッドの特殊形状によってのみ得ら
れる。よシ多くの場合には、カッティング要素は、第３
（ａ）図および第３（ｂ）図の実施例に示すように、よ
シ大きな面積の傾斜面に対して接合されるにすぎない。

しかしながら、第弘（、）図とＩ）Ｌ４Ｊ＜ｔ　（ｂ）
図に図示のように、後あて層の裏面をキャリアスタッド
コアの傾斜面と同一角度で傾斜させ、またスタッドの直
径をカッティング要素と同一直径に成すことＫより、接
合されるべき面の面積と形状が正確に一致し、これによ
って切削構造の周囲の液流を改良しまた尾、力集中面積
を少なくすることができる。第弘　（、）図および第ｓ
　（ｂ）図は第Ｖ（、）図と第弘（ｂ）図の構造と類似
の変形を示すが、この場合、スタッド２７の中心軸線３
／は、前記の構造の場合のように地層面に対して直角で
なく、傾斜されている。本発明はスタッドの配向に関し
てより大きなフレキシビリティを与えるものである。な
ぜかならは、裏あて層ｎの裏面を適当角度に傾斜させる
ことＫより、カッティング要素とスタッドとの間の接合
面が所望の角度に配向され、これによってスタッドを所
望の角度に配向できるからである。

第６（ａ）図と第＋（ｂ）図に示す髪形構造においては
、スタッド２７はカッディング要素よシも大なる直径を
有するが、カッティング要素との平滑な接合を成すため
にネック３２と一体的に形成されてｂる。

第７（＆）図と第７（ｂ）図に示す構造におりては、ス
タッド２７の中心軸線３／は地層面から遠ざかるに従っ
て前方に傾斜している。

予形成カッティング要素の前方表面層は前記の各実施例
の場合のように通常平たんであるが、部分円筒形または
部分球形の凹形表面層を備えることも可能であシ、第ｒ
（ａＪ図と第？価）図は、部分円筒形の凹形表面層を備
えたカッティング要素を示している。。

第り図に示すカッティング要素〃のキャリアは、その軸
線と同軸の小型の円筒形スタッドニアであって、この力
ｖｐｆイング部材がピットポデーコ？上に形成されたブ
レード３３のソケットの中に受けられ′ている。

第１Ｏ図に示す他の変形構造においては、スタッド２７
は、ボデー上に形成されたブレード３３のソケットの中
に配置される。

前述のすべてのカッティング要素は、せん断応力の低下
とキャリアスタッドの配向に関する別記の利点の１１か
、本８Ａ細簀の序文において述べたその他の利点をも示
す。

第１／（ａ）図と第１／　（ｂ）図について述べれは、
まずブ１／ス（７）中で、浸炭処理された炭化タングス
テンの中心層３Ｓの両端部に多結晶ダイヤモンドの薄い
表面層を接合した中間構造３ｔＡをＪｉｉ形する。プレ
スの中で中間構造が成形されたのちに傾斜切断面３７に
沿ってこれを分割して２個の別々のカッティング要素を
成し、それぞれが本ｍｆｒによるカシティング要素とな
る。もちろん、所安のＪ＆あて層の厚さの変動に応じて
、切ｋｉ１面３７の傾斜角度を震動させることができる
。先に述べたように、この方法は本発明によるカシティ
ング要素を形成する特に望ましい方法であることのほか
、第１／　（ｂ）図に図示の中間構造につｂて必要とさ
れるブレス′４積は、本発明の要素と同一の最大厚さを
有する２個の平行面カッティング要素に必要なプレスＭ
４よシも小となる利点を示し、従ってこのことは同時に
プレス中で形成される刀ツティング女木の総数を増大す
ることを可能にし、従って単価を低下させる。

第１２（ａ）図および第１２Ｘｂ）図〜第／ｊ（ａ）図
およ０：薬ｎ価）図は、本発明による中間構造とこれか
ら作られるカッティング要素の他の可能な形状を示す。

第１Ｌ２（ａ）図と第１２（ｂ）図においては、ダイヤ
モンド表面層は部分球形の凹形であるが、第７３体）図
と第７３（ｂ１図の表面層は部分円筒形である。第１弘
（ａ）図と第１弘（ｂ）図の構造においては、切断面３
７が中間構造の軸線回シに、部分円筒形の凹形表面層に
対して角度的に回転されている。

第７６図に図示の本発明の実施態様は第２図に図示のも
のと類似であるが、この場合カッティング要素ｎはスタ
ッドまたはその他のキャリア上に取付けられず、それ自
体、マトリックス９に対して固着されている。この要素
はマトリックスに対してたとえば低温ろう付けによりて
固着され、この接合面は、カッティング要素とスタッド
などのそのキャリアとの間のＬＳ接合よシ低いせん断力
を有する。しかし先に述べたように本発明による切削要
素の形状によるせん断応力の低下の故に、このような形
状が可能である。

第７６図の構造は、ＬＳ接合が必要でないので、第２図
の構造よシもコストが低い。またこの構造は、平行側面
カッティング要素を直接にピ；トポデーのマトリックス
の中に取付ける構造よシもコストが低い。なぜがならば
、この要素は同一最大厚さの平行側面要素よシも体積が
小であシ、また前述のように各プレス操作において形成
される要素の数を増大することにより、要素の４６コス
トを低下させることができるからである。

いずれにしても、第７６図のクサビ状侠累ムはブレード
３３の中に第り図の構造またはこれと同等の平行側面要
素はどにはブレード３３の中に突出しないので、ブレー
ド３３を同程度には弱化しない。故にブレード３３のマ
トリックスが強くなシ、ビットの使用中の破断傾向が少
ない。

前記のすべての構造は円形断面のカッティング要素を示
すものであるが、本発明は他の断面形状のカッティング
要素についても応用できることは明らかであシ、たとえ
ば第１ｊ（ａ）図と第１ｊ（ｂ）図は長方形断面のカギ
ティング要素の構造を示す。

前記のすべての構造において、良あて層の最も厚い部分
が切削縁、すなわち使用中に地層を掘削しまた／あるい
は摩耗する表面層の縁部分に隣接するように、これらの
カッティング要素がビットボデー上に取付けられている
。

前記のすべての構造において、裏あて層の裏面は平たん
であって、切削縁に隣接して厚い部分を成すように傾斜
されているが、他の輪郭の裏面によりても本発明の利点
の少なくとも一部が達成されることは理解されよう。た
とえば、裏あて層の裏面を湾曲させ、または段階状に成
し、またはその他、相互に一定角度を成して配置された
複数区域を含むことができる。

付図について述べたすべての構造において、裏あて層ｎ
は一体部品であって、ダイヤモンド表面層と共に、ダイ
ヤモンド接合プレスの中で形成される。しかし先に述べ
たように、本発明の主旨の範囲内において、裏あて層が
一部分から成る構造も含まれる。その第１部分がダイヤ
モンド接合プレスの中でダイヤモンド層に接合され、次
に第１部分が第１部分に対して接合される。

第２図と第７０図はダッシュ腋グ０をもって、裏あて層
ｎの一部分間の接合面の位置を示している。

この接合面は各カッティング要素の前方切８１Ｊ面に対
して平行に図示されているが、この面に対して一定角度
を成すこともできる１、たとえは、もし殻あて層の第１
部分を第２部分のように、切−り縁の近傍において厚さ
を増大するように接合面を切削面に対しての傾斜させる
ならば、偶あてノーの２部分間の接合面に沿ったせん断
応力を低下させることができよう。

また前ｌピのいずれの構造においても、表向；６２７を
別個に予形成された熱安定性ダイヤモンド層とし、次に
このダイヤモンド層を、別個形成された裏あて層ｎに接
合することもできる。

裏あて層−が単一部材として形成された前記のすべての
構造におりて、カッティング要素の傾斜した裏面は裏あ
て層の全面Ｋ　ｆａって形成されている。しかし、第１
７図に図示のように　傾斜した裏面がカッティング要素
の前方切１’ＳＩＪ面を通して′Ｍｆ、長され、切削面
の“うすは”縁弘／を成すことができる。

先に述べたよりに、本発明の７つの別府は、切削縁近傍
において裏あて層の厚さが増大されたことが、カッティ
ング要素をそのキャリアに接合する際に、表面層の最も
重要な区域である切削縁に対する熱衝撃の可能性を低減
させることにある。

本発明によれば、裏あて層は切削縁から離れるに従って
薄くなっているのであるから、この切削縁から離れた表
面ノーの部分が接合作業中に最も高い温度を受ける。結
晶性ダイヤモンドなどの切削層の材料は非常に伝熱性で
あるから、この切削層そのものに涜って熱が切断縁に向
かって伝達される。この伝熱作用を最小限に成すため、
切削層は第１ｉｆ図の侵で示すように、うすは縁から短
距離において、まっすぐな横方向みぞ穴を形成すること
ができる。このみそ穴弘コは断熱部として作用し、また
切削層に泊った伝熱作用による切削縁Ｊの熱損傷の危険
を低下させる。切削縁Δから離れた切削層の部分ｌ／−
３はなんら有効な作用を行なわないので、これを完全に
除去することができる。第１１図においては第７図に示
したような“うすは′縁においてみそ六弘２を備え、ま
たは部分幻を除去しているが、本発明の前記のいずれの
実施態様においても、このようなみそ穴を備えまたは切
削層の一部を除去することによって同様の利点が得られ
ることは明らかである。

第１７図と第１ｇ図に示すカッティング要素の“うすは
”縁形状は、第１／（−）図、第１　／　（ｂ）図に関
連して述べた方法を用いて簡単に形成されるが、その場
合、切断面３７が中心層３Ｓの中に全部入るのでなく。

表面層３６と交わるように傾斜させられ、仕上りカッテ
ィング要素の表面層が、切断面、？７との交線に沿つて
、真すぐな“うすは”縁を成すようにする。

第１／（−）図〜第１Ｓ（ｂ）回圧ついて述べた方法の
みが本発明によるカッティング要素の形成ではないこと
は明らかである。たとえば、本発明によるカッティング
要素を通常の平行側面カッティング要素をとるように形
成し、次にその裏面をレーザ切断などの適当な方法によ
って形成することができる。

カッティング要素がキャリア上忙、たとえばビットボデ
ーのソケットの中に配置されたスタッド状のキャリア上
に取付けられる構造においては。

このキャリアは、カッティング要素の裏あて層の材料よ
り軟質の鋼などの材料で形成することができる。

第１べａ）図から第１Ｓ（ｂ）図は、本発明によるカッ
ティング要素を作る適当な方法であるが、この方法はカ
ッティング要素の対向面が平行なカッティング要素に対
しても使用できる。この場合、切断面３７は中間構造３
ｔの層３３に対してほぼ平行であり、２つのカッチづン
グ要素は定まった厚さである。

λつのカッティング要素は面３７に位置して同じ厚さに
作ることができる。

【図面の簡単な説明】

Ｋｔ図は本発明によるカッティング要素を使用した代表
的ピットの側面図、第２図は第１図に示すドリルピット
の端面図、第３（ａ）図はピクトボデーの中に配置され
たスタンド上に取付けられた本発明のカッティング要素
の断面略図、第３（ｂ）図は第３（ａ）図の組立体の端
面図、第１ａ）図と第１ｂ）区グ要素の種々の形状の端
面図、第７７（ｂ）図〜第１Ｓ（ｂ）図はそれぞれのカ
ッティング要素を製造する中間構造の対応の側面図、第
１Ａ図〜第１ざ図は他のカッティング要素およびその取
付法を示す断面略図である。 １０・・・ピッ）　、２０・・・切削要素、２ノ・・・
表面層１．２２・・・奥あて層、　２３・・・切削縁、
２９・・・ピットボデー、３３・・・ブレード、３ｑ・
・・中間構造、３Ｓ・・・中心層１．？６・・・表面層
。 ３７・・・切断面、弘か・・うすは縁１戦・・・みそ穴
出願人代理人　猪　股　清 手続　ネ１１１　正　瑚　（方ヱい 昭和６０年４　月２５日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １　事（′１の表示 昭和５９年　特７．ｒ［願　第２５５５４７舅２　発明
の名称 ロータリ細則ピッ１〜のカッティング要素およびその形
成方法 ３　補正をＪる者 事例との関係　特許出願人 工ヌエル、ペトロリアム、プロダクツ、リミテッド ４代理人 ４２３０　弁理士　猪　）１シ　清 艷ｊ　補正命令の日イ４ 昭　和　６０年　３　月　６１」 （発送日　昭和６０年３月２６日） ６　補正の対象 願出の出願人の欄、委任状、明１１１＆ｆの「図面の簡
単な説明の」欄、図面。 ７　補正の内容 （１）特許出願人の代表者氏名を記載した［ｊおよび委
（［状を別紙の通り補正する。 （２）図面の浄書（内容に変更なし） （３）明細書第３２頁第３行〜第６行の「第１１（ａ）
図・・・・・の側面図」を次のようにＢ］正する。 「第１１（ａ）図、第１２（ａ）図、第１３＜ａＮ＜ｉ
、第１４　（ａ）図および第１５（ａ）図は本５ｚ明に
よるカッティング要素の種々の形状の端面図、第１１（
ｂ）図、第１２（ｂ）図、第１３（ｂ）図、第１４（ｂ
）図おＪ、び第１５（ｂ）図【まそれぞれのカッティン
グ要素を製造する中間構造の対応の側面図」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、前方切ｈｕ面を形成する薄い硬質表面層（ユ／）を
   これよシ軟質の裏あて層（ｎ）に接合して成るロータリ
   掘削ビットのカッティング要素において、裏あて層は不
   拘−厚さを有し、表面層の切削縁（ｊ）の近傍において
   、表面層の残余の区域に対応する部分よシも厚いことを
   特徴とするロータリ掘削ビットのカッティング要素。 ２０表面層（コ／）は多結晶性ダイヤモンドから成り、
   裏あて層（，２Ｊ）は浸炭処理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１現によるカッテ
   ィング要素。 ３、裏あて層（−）の厚さが切削面の全面に泊って連続
   的に平滑的に変動することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第一項によるカッティング要素。 グ６表面層（２／）の全体面がカッティング要素（２Ｄ
   ）の中心軸線に対して大体直角に配置され、また裏あて
   層（，２コ）の表面の全体面が、厚さの所要の変動を成
   すように前記中心軸線に対して２０゜以下の角度で傾斜
   されていること（【特徴とする特許請求の範囲第３項に
   よるカッティング要素。 ｊ、裏あて層（１）の裏面が実實平たんであって、裏あ
   て層がクサビ状の断面を何することを特徴とする特許請
   求の範囲第≠項によるカッティング要素。 ６、表面層（２／）が実質的に平たんである特許請求の
   範囲第１項乃至第５項のいずれかによるカッティング要
   素。 ７、表面層（２ハ第♂ａ図）が、凹形前面を成すように
   部分円筒形または部分球形であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかによるカッティ
   ング要素。 ？、　カッティング要素（，２（：ｌ　）が全体として
   実質円形の断面を有する特許請求の範囲第１項乃至第７
   項のいずれかによるカッティング要素。 り、裏あて層（二、第り図、第１０図）が２部分から成
   り、その第１部分は成形プレス中において硬質表面層（
   ２／）に接合され、次にその第４部分が第１部分の裏面
   に接合されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至Ｈｚ項のいずれかによるカッティング要素。 １０、第１部分（第り図、第７θ図）は均一厚さであシ
   、第一部分は不均−厚さであって、第２部分を第１部分
   に接合した場合に、不均−厚さの全体臭あて層が形成さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第り項によるカッ
   ティング要素□ｌ／、前記裏あて層の第４部分が全体と
   してクサビ状断面を有するので、これを均一厚さの第１
   部分と結合したときに、裏あて層全体がクサビ状となる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７０項によるカッテ
   ィング要素。 ／、２．裏あて層（Ｑ２）を形成する２部分が同一硬度
   の類似材料であることを特徴とする時Ｗｆ請求の範囲第
   り項乃至第１／項のいずれかによるカッティング要素。 ／３．カッティング要素と、このカッティング要素＜Ｘ
   ｔ＞の裏あて層（２２）の裏面を掘削ビット上に取付け
   るキャリア（２７）とを含み、前記裏あて層の裏面がキ
   ャリアの一面に接合されるロータリ掘削ビットの切削構
   造。 ／≠、キャリア（コア）は炭化タングステンから成るこ
   とを特徴とする特＊ｉ求の範囲第７３項による切削構造
   。 ／！、キャリア（２７）は、カッティング要素（〃）の
   裏あて層（−）よシ軟質の材料によって形成される特許
   請求の範囲第７３項による切８り構造、。 ／６．キャリア（２７）は鋼から成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１５項による切削構造。 ／２　キャリア（２７）は円筒形スタッドの形状を有し
   、このスタッドはその中心軸線に対してりＯ０以下に傾
   斜した面を有し、この面に対してカッティング要素（２
   ０）の裏あて層（Ｑ２）の裏面が接合されることを特徴
   とする特許請求の範囲第７．３項乃至第、７６項のいず
   れかによる切削構造。 ｉｔ、カッティング要素（〃、第２図）は同筒形スタッ
   ド（，２７）と同軸であ夛、スタッドの面の傾斜角度は
   カッティング要素の裏面の傾斜角度に等しｂことを特徴
   とする特許請求の範囲妃７７項による切削構造。 ／り、シャンクを有するビット本体と、ビットの作業面
   に対して掘削液を供給する内部チャンネルとを含むロー
   タリ掘削ビットにおして、ビット本体は複数のカッティ
   ング要素または複数の切削構造を担持することを特徴と
   するロータリ掘削ビット。 、２０．　．２個の硬質表面層（易）をよシ軟質の中心
   層（３５）の両面に接合して成る中間構造（評）を形成
   する段階と、次にこの中間構造の中心軸線に対して７０
   °以下に傾斜した面（３７）に涜って中間構造を分割し
   て２個のカッティング要素を形成する段階とから成夛、
   各カッティング要素の切削面は一方の前記硬質表面層（
   ３６）から成シ、また各カッティング要素の炎あて層は
   分割された中心層（３Ｓ）の一部によって与えられるこ
   とを特徴とするカッティング要素形成方法。 ２／、中間構造を分割する面（３７）は全部、中間構造
   の中心層（３５）の内部にあることを特徴とする特許請
   求の範囲第ｘ項による方法。 ム、中間構造（３５）は対称的である特許請求の範囲第
   ９項または第２／項による方法。 ３、中間構造（３Ｓ）は円形断面であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第ｎ項による方法。 ２１／ｌ、、２個の硬質表面層を軟質の中心層の両面に
   接合してなる中間構造を形成し、中間構造を分割して２
   個のカッティング要素を形成し、各カッティング要素の
   切＋８５ＩＪ面は一方の硬質表面層からなり、各カッテ
   ィング要素の裏あて層は分割された中心層の一部によっ
   て与えられるようにしたカッティング要素の成形方法。 」、中間構造は中間構造の対向する面に１１ぼ平行な面
   に涜って分割されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項に記載のカッティング要素の成形方法。