JPS60226995A - 複数の多結晶ダイヤモンド素子を有するカツタ− - Google Patents
複数の多結晶ダイヤモンド素子を有するカツタ−Info
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- JPS60226995A JPS60226995A JP5969085A JP5969085A JPS60226995A JP S60226995 A JPS60226995 A JP S60226995A JP 5969085 A JP5969085 A JP 5969085A JP 5969085 A JP5969085 A JP 5969085A JP S60226995 A JPS60226995 A JP S60226995A
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/56—Button-type inserts
- E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
- E21B10/5676—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts having a cutting face with different segments, e.g. mosaic-type inserts
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕
■ 発明の分野
本発明は、地層が−リング工具の分野に関するものであ
り、特に、ロータリービットに用いられるダイヤモンド
カッターに関するものである。
り、特に、ロータリービットに用いられるダイヤモンド
カッターに関するものである。
(イ)先行技術の説明
回転ダイヤモンドドリルビットは、当初、工業用品位の
天然ダイヤモンドで作られていた。ダイヤモンドは四角
、丸あるいは異形であり、かつ粉末冶金技術によって通
例作られる金属ビット本体内に完全に埋込まれていた。
天然ダイヤモンドで作られていた。ダイヤモンドは四角
、丸あるいは異形であり、かつ粉末冶金技術によって通
例作られる金属ビット本体内に完全に埋込まれていた。
天然ダイヤモンドは種々のグレードの粒子(grit)
からより大きなサイズまでの範囲の小サイズであり、典
型的には、1カラノド当り5又は6粒の天然ダイヤモン
ドが金属基地中に完全に埋込まれていた。小サイズの天
然ダイヤモンドなので、ドリルビットが岩石掘進中に受
ける非常に大きな圧力および力のもとてビット面にこれ
らダイヤモンドを保持するためにはダイヤモンドを金属
基地内に完全に埋込むことが必要であった。
からより大きなサイズまでの範囲の小サイズであり、典
型的には、1カラノド当り5又は6粒の天然ダイヤモン
ドが金属基地中に完全に埋込まれていた。小サイズの天
然ダイヤモンドなので、ドリルビットが岩石掘進中に受
ける非常に大きな圧力および力のもとてビット面にこれ
らダイヤモンドを保持するためにはダイヤモンドを金属
基地内に完全に埋込むことが必要であった。
その後、合成製造されたダイヤモンド粒子および多結晶
粒の商業的製造が実現された。例えば、人造ダイヤモン
ドはより大きなディスク形状に焼結され、これらは、典
型的には、多結晶的に焼結されたダイヤモンドおよび炭
化コバルトの結合体を形成している金属コン/4’クト
として作られた。
粒の商業的製造が実現された。例えば、人造ダイヤモン
ドはより大きなディスク形状に焼結され、これらは、典
型的には、多結晶的に焼結されたダイヤモンドおよび炭
化コバルトの結合体を形成している金属コン/4’クト
として作られた。
このようなダイヤモンドテーブルはノエネラル・エレク
トリンク社(General Electric Co
mpany )によって商品名5TRATAPAXとし
て商業的に製造されている。ダイヤモンドテーブルは普
通ダイヤモンドプレス内で炭化コバルト小片(slug
)に接着されて一体の小片カッターとして販売されて
いる。小片カッター(slug cuttera )U
次にドリルビット製造者によって炭化タングステン小片
にくっつけられ、それがビット製造者の設計にしたがっ
てドリルビット本体内に固定される。
トリンク社(General Electric Co
mpany )によって商品名5TRATAPAXとし
て商業的に製造されている。ダイヤモンドテーブルは普
通ダイヤモンドプレス内で炭化コバルト小片(slug
)に接着されて一体の小片カッターとして販売されて
いる。小片カッター(slug cuttera )U
次にドリルビット製造者によって炭化タングステン小片
にくっつけられ、それがビット製造者の設計にしたがっ
てドリルビット本体内に固定される。
しかしながら、このような先行技術の多結晶ダイヤモン
ド(PCD )コンパクト切削片(cutingslu
gs )は低い温度安定性の特徴がある。したがって、
これら切削片の溶浸された基地ビット本体内への直接組
込みは笑際的でなくまた可能でない。
ド(PCD )コンパクト切削片(cutingslu
gs )は低い温度安定性の特徴がある。したがって、
これら切削片の溶浸された基地ビット本体内への直接組
込みは笑際的でなくまた可能でない。
改善された硬さ、耐摩耗性および温度安定性のダイヤモ
ンP切削工具(cutting elements)を
製造する試みにおいて、先行技術のダイヤモンド合成者
は、多結晶焼結ダイヤモンド具から隙間金属成分(典型
的には、炭化コバルトなど)を抽出又は別な方法での除
去したものを開発した。このような抽出された多結晶人
造ダイヤモンドはジェネラル・エレクトリック社によっ
て商品名ωJSETとして製造されており、例えば、2
302 GEO8ETSは一辺4解の等辺三角柱で2.
6m深さくカラソト当ジ3)の形状に形成されおよび2
]03 GEO8ETとしては一辺6■の等辺三角柱具
で3.7am深さくカラクト当りJ)の形状に形成され
ている。しかしながら、人造焼結多結晶ダイヤモンドを
抽出しかつ改善された温度安定性を達成するためには、
現在の製造技術ではこれらダイヤモンド具をサイズ的に
制限することが必要である。したがって、ダイヤモンド
コンパクト小片カッター(mTAPAX )は直径3/
8インチ(9,5悶)〜1/2インチ(12,7順)の
円形ディスクの形状に形成されるでろろうが、抽出され
た三角柱ダイヤモンド(GEO8ETS )は最大寸法
が4〜6mmである。ダイヤモンド回転ビットの切削速
度は有効切削に役立つ表出されたダイヤモンド共のサイ
ズによって実質的に改善されることがわかっている。し
たがって、先行技術によると、抽出されたダイヤモンド
製品の高められた温度安定性は、ダイヤモンド具のサイ
ズおよびしたがって有効な切削作用のためにビット設計
で役立つダイヤモンドの量を犠牲にして達成された。
ンP切削工具(cutting elements)を
製造する試みにおいて、先行技術のダイヤモンド合成者
は、多結晶焼結ダイヤモンド具から隙間金属成分(典型
的には、炭化コバルトなど)を抽出又は別な方法での除
去したものを開発した。このような抽出された多結晶人
造ダイヤモンドはジェネラル・エレクトリック社によっ
て商品名ωJSETとして製造されており、例えば、2
302 GEO8ETSは一辺4解の等辺三角柱で2.
6m深さくカラソト当ジ3)の形状に形成されおよび2
]03 GEO8ETとしては一辺6■の等辺三角柱具
で3.7am深さくカラクト当りJ)の形状に形成され
ている。しかしながら、人造焼結多結晶ダイヤモンドを
抽出しかつ改善された温度安定性を達成するためには、
現在の製造技術ではこれらダイヤモンド具をサイズ的に
制限することが必要である。したがって、ダイヤモンド
コンパクト小片カッター(mTAPAX )は直径3/
8インチ(9,5悶)〜1/2インチ(12,7順)の
円形ディスクの形状に形成されるでろろうが、抽出され
た三角柱ダイヤモンド(GEO8ETS )は最大寸法
が4〜6mmである。ダイヤモンド回転ビットの切削速
度は有効切削に役立つ表出されたダイヤモンド共のサイ
ズによって実質的に改善されることがわかっている。し
たがって、先行技術によると、抽出されたダイヤモンド
製品の高められた温度安定性は、ダイヤモンド具のサイ
ズおよびしたがって有効な切削作用のためにビット設計
で役立つダイヤモンドの量を犠牲にして達成された。
それでめられる多結晶ダイヤモンドカッターは、抽出さ
れたダイヤモンド製品の温度安定性および特性で特色づ
けられしかもなお、より大きな抽出されないダイヤモン
ド製品で特色づけられる有効切削作用に役立つサイズを
有するものである。
れたダイヤモンド製品の温度安定性および特性で特色づ
けられしかもなお、より大きな抽出されないダイヤモン
ド製品で特色づけられる有効切削作用に役立つサイズを
有するものである。
以下余白
〔発明の概要〕
本発明はドリルビットに使用するためのダイヤモンドカ
ッターである。ダイヤモンドカッターは前もって作られ
た複数の熱安定な人造多結晶ダイヤモンド素子(dia
mond elements)を含んでなる。切削片(
cutting slug)が提供されかつ切削面によ
って特色づけられている。切削片は金属基地材料を含ん
でなる。多結晶ダイヤモンド素子は切削片内に配置され
かつその内に基地材料によって保持される。基地材料の
切削片の切削面に近い部分には少なくとも分散されたダ
イヤモンド粒子を含有する。要素のこのような組合せの
ために、大きくされたダイヤモンドカッターがドリルビ
ット内への装着用に提供される。
ッターである。ダイヤモンドカッターは前もって作られ
た複数の熱安定な人造多結晶ダイヤモンド素子(dia
mond elements)を含んでなる。切削片(
cutting slug)が提供されかつ切削面によ
って特色づけられている。切削片は金属基地材料を含ん
でなる。多結晶ダイヤモンド素子は切削片内に配置され
かつその内に基地材料によって保持される。基地材料の
切削片の切削面に近い部分には少なくとも分散されたダ
イヤモンド粒子を含有する。要素のこのような組合せの
ために、大きくされたダイヤモンドカッターがドリルビ
ット内への装着用に提供される。
よシ詳しくは、本発明は、前もって作られた複数の抽出
された多結晶ダイヤモンド三角柱素子を含んでなるロー
タリードリルビット用ダイヤモンドカッターである。提
供される切削片は金属基地材料を含んでなシかつ切削面
で特色づけられている。複数の多結晶ダイヤモンド素子
は切削片内で配列されている。多結晶ダイヤモンドのそ
れぞれは切削片の切削面に完全に表出した少なくともひ
とつの表面を有している。基地材料は切削面に近い切削
片の少なくとも一部分にダイヤモンド粒子を含有し、好
ましくは、ダイヤモンド粉子を基地材料の全体にわたっ
て緬−に含有する。要素のこのような組合せのために、
抽出されない多結晶ダイヤモンド製品で現在得られるの
と類似の形状を有しかつ抽出された多結晶ダイヤモンド
製品の物理的な温度および摩耗の特性によって特色づけ
られる切削片が提供される。
された多結晶ダイヤモンド三角柱素子を含んでなるロー
タリードリルビット用ダイヤモンドカッターである。提
供される切削片は金属基地材料を含んでなシかつ切削面
で特色づけられている。複数の多結晶ダイヤモンド素子
は切削片内で配列されている。多結晶ダイヤモンドのそ
れぞれは切削片の切削面に完全に表出した少なくともひ
とつの表面を有している。基地材料は切削面に近い切削
片の少なくとも一部分にダイヤモンド粒子を含有し、好
ましくは、ダイヤモンド粉子を基地材料の全体にわたっ
て緬−に含有する。要素のこのような組合せのために、
抽出されない多結晶ダイヤモンド製品で現在得られるの
と類似の形状を有しかつ抽出された多結晶ダイヤモンド
製品の物理的な温度および摩耗の特性によって特色づけ
られる切削片が提供される。
本発明のこれらおよびその他の実施態様例は、同等の要
素が同じ番号で参照されている添付図面を考慮すること
でよくわかる。
素が同じ番号で参照されている添付図面を考慮すること
でよくわかる。
〔実施例〕
本発明および種々の実施態様例が添付図面を参照した以
下の説明によってよく理解できるであろうO 本発明は、複数の人造多結晶ダイヤモンド素子を含んで
なるロータリービット用大きくされたダイヤモンドカッ
ターである。ダイヤモンド素子は基地材料で形成された
切削片に接着されるか又は埋込まれる。基地材料はさら
にダイヤモンド粒子を含んでいるので、切削片の切削面
に表出した表面を有するそれぞれの多結晶ダイヤモンド
素子をこれらの間のダイヤモンド含有基地材料でひとつ
に配列して一体の拡大ダイヤモンドチーグルとする。し
かしながら、これらの構成成分から作られた複合ダイヤ
モンドテーブルは抽出されたダイヤモンド製品から採用
されるであろうよシ小さな構成成分の物理的、温度およ
び摩耗の特性によって特色づけられる。したがって、伝
統的によシ大きな抽出されないダイヤモンドコン・ぐク
ト(素子)のサイズおよび設計形態を有するダイヤモン
ドカッターが、本発明によって、抽出されたダイヤモン
ド要素の多数構成配列を用いて製造できる。本発明が第
1図の実施例を始めに考察してさらに理解される。
下の説明によってよく理解できるであろうO 本発明は、複数の人造多結晶ダイヤモンド素子を含んで
なるロータリービット用大きくされたダイヤモンドカッ
ターである。ダイヤモンド素子は基地材料で形成された
切削片に接着されるか又は埋込まれる。基地材料はさら
にダイヤモンド粒子を含んでいるので、切削片の切削面
に表出した表面を有するそれぞれの多結晶ダイヤモンド
素子をこれらの間のダイヤモンド含有基地材料でひとつ
に配列して一体の拡大ダイヤモンドチーグルとする。し
かしながら、これらの構成成分から作られた複合ダイヤ
モンドテーブルは抽出されたダイヤモンド製品から採用
されるであろうよシ小さな構成成分の物理的、温度およ
び摩耗の特性によって特色づけられる。したがって、伝
統的によシ大きな抽出されないダイヤモンドコン・ぐク
ト(素子)のサイズおよび設計形態を有するダイヤモン
ドカッターが、本発明によって、抽出されたダイヤモン
ド要素の多数構成配列を用いて製造できる。本発明が第
1図の実施例を始めに考察してさらに理解される。
第1図において、参照番号10で示されるダイヤモンド
カッターは参照番号12で示される溶浸された一体基地
歯用ダイヤモンドテーブルを形成するように概略斜視図
的に描かれている。ダイヤモンドカッター10は複数の
人造多結晶ダイヤモンド要素14を含んでなる。図示し
た実施例ではダイヤモンド素子14はジェネラル・エレ
クトリック社が商品名21020町08ETおよび21
03GEO8ETとして販売しているような三角柱素子
で ・ある。この材料は抽出されたダイヤモンド材料で
あってジェネラル・エレクトリック社が高品名S TR
ATAPAXとして販売しているような抽出されていな
いダイヤモンド材料よシも大きな温度安定性および改善
された摩耗特性を示す。
カッターは参照番号12で示される溶浸された一体基地
歯用ダイヤモンドテーブルを形成するように概略斜視図
的に描かれている。ダイヤモンドカッター10は複数の
人造多結晶ダイヤモンド要素14を含んでなる。図示し
た実施例ではダイヤモンド素子14はジェネラル・エレ
クトリック社が商品名21020町08ETおよび21
03GEO8ETとして販売しているような三角柱素子
で ・ある。この材料は抽出されたダイヤモンド材料で
あってジェネラル・エレクトリック社が高品名S TR
ATAPAXとして販売しているような抽出されていな
いダイヤモンド材料よシも大きな温度安定性および改善
された摩耗特性を示す。
ダイヤモンド素子14はダイヤモンドカッター10を集
合して構成する配列に寄せ集めて配置されている。第1
図の場合ではダイヤモンド素子14は等辺三角柱素子で
あシ、これら素子の4個がよシ大きな等辺三角柱形状を
集まって形成するように配置され′ている。例えば、ダ
イヤモンド素子14として2103 GKO8ETを用
いる場合には、4個のこれら素子が組合されて一辺が1
2論である等辺三角柱形状を形成し、ひとつの2103
GEO8F:Tの場合での6tmではない。多結晶ダイ
ヤモンド素子14の数を増やして第1図に示されたもの
よシ大きな三角形配列を構成できることは明白である。
合して構成する配列に寄せ集めて配置されている。第1
図の場合ではダイヤモンド素子14は等辺三角柱素子で
あシ、これら素子の4個がよシ大きな等辺三角柱形状を
集まって形成するように配置され′ている。例えば、ダ
イヤモンド素子14として2103 GKO8ETを用
いる場合には、4個のこれら素子が組合されて一辺が1
2論である等辺三角柱形状を形成し、ひとつの2103
GEO8F:Tの場合での6tmではない。多結晶ダイ
ヤモンド素子14の数を増やして第1図に示されたもの
よシ大きな三角形配列を構成できることは明白である。
ダイヤモンドカッターlOで形作られた三角形配列は、
シイヤモ/ド素子14が少な、くともひとつの隣接ダイ
ヤモンド素子14と接触してるか又は極めて接近してい
る@な配列を意図している。
シイヤモ/ド素子14が少な、くともひとつの隣接ダイ
ヤモンド素子14と接触してるか又は極めて接近してい
る@な配列を意図している。
図示の実施例では配列での各ダイヤモンド素子14は隣
接のダイヤモンド素子に一般的に炭化タングステンおよ
びそのような他の元素および化合物で構成された基地材
料の薄層によって接着されておシ、これら構成材料は金
属基地中の含有物として粉末冶金分野で公知でちる。基
地材料層16は第1図では大きさのない線として簡単に
示されている。ダイヤモンド素子14が隔てられてその
隙間が基地材料16で完全に充填されている関係に配置
されることも本発明の範囲内である。密な配列での本発
明の多結晶ダイヤモンド素子は相互に実際に接触しても
よくあるいは隣接している素子を一緒に接着するのに役
立つ基地材料の薄層によって隔てられてもよい。本明細
書においては、このような状態又は同等の状態のいずれ
でも「極めて近接した」形態として定義している。
接のダイヤモンド素子に一般的に炭化タングステンおよ
びそのような他の元素および化合物で構成された基地材
料の薄層によって接着されておシ、これら構成材料は金
属基地中の含有物として粉末冶金分野で公知でちる。基
地材料層16は第1図では大きさのない線として簡単に
示されている。ダイヤモンド素子14が隔てられてその
隙間が基地材料16で完全に充填されている関係に配置
されることも本発明の範囲内である。密な配列での本発
明の多結晶ダイヤモンド素子は相互に実際に接触しても
よくあるいは隣接している素子を一緒に接着するのに役
立つ基地材料の薄層によって隔てられてもよい。本明細
書においては、このような状態又は同等の状態のいずれ
でも「極めて近接した」形態として定義している。
本発明によると、第1図に示したような基地材料16は
、例えば、ダイヤモンドカッター10の切削面の近くの
基地材料16の部分には少なくとも分散されたダイヤモ
ンド粒子を含んでいる。基地材料中に含まれる天然又は
人造ダイヤモンドのメツシュ又は粒子サイズは公知の原
理によって規定されたように最終的に望まれた粒状およ
び耐摩耗性に従った大きさ又は範囲であろう。一般的に
、0.01イ/チ(0,254協)〜0.05インチ(
1,27闘)の範囲での粒子直径は十分である。
、例えば、ダイヤモンドカッター10の切削面の近くの
基地材料16の部分には少なくとも分散されたダイヤモ
ンド粒子を含んでいる。基地材料中に含まれる天然又は
人造ダイヤモンドのメツシュ又は粒子サイズは公知の原
理によって規定されたように最終的に望まれた粒状およ
び耐摩耗性に従った大きさ又は範囲であろう。一般的に
、0.01イ/チ(0,254協)〜0.05インチ(
1,27闘)の範囲での粒子直径は十分である。
一般的に、基地材料16の全体にわたりて均一に分散さ
れるダイヤモンド粒子濃度は50体積チ〜100体積チ
が採用される。
れるダイヤモンド粒子濃度は50体積チ〜100体積チ
が採用される。
第2図では第2実施例が斜視図的に図示されている。参
照番号18で示されたダイヤモンドカッターは基地本体
ビット中の一体基地歯の一部として示されている。ダイ
ヤモンドカッター18は切削片(cutting sl
ug) 20内に配置された複数の三角柱ダイヤモンド
素子(elements) 14を含んでなる。切削片
20は第2図に示したような半円形のような種々の形状
を有するであろう。第2図に示した実施例のダイヤモン
ド素子14は切削片20内で隔てられ関係で配置されて
基地材料16が隣接するダイヤモンド素子14の間に置
かれている。ダイヤモンド素子14および基地材料16
は第1図の実施例と関連して上述した同じ番号の部材と
同じである。
照番号18で示されたダイヤモンドカッターは基地本体
ビット中の一体基地歯の一部として示されている。ダイ
ヤモンドカッター18は切削片(cutting sl
ug) 20内に配置された複数の三角柱ダイヤモンド
素子(elements) 14を含んでなる。切削片
20は第2図に示したような半円形のような種々の形状
を有するであろう。第2図に示した実施例のダイヤモン
ド素子14は切削片20内で隔てられ関係で配置されて
基地材料16が隣接するダイヤモンド素子14の間に置
かれている。ダイヤモンド素子14および基地材料16
は第1図の実施例と関連して上述した同じ番号の部材と
同じである。
第1図および第2図の第1実施例および第2実施例はそ
れぞれ溶浸された基地本体ビットの一部として形成され
、ビットの歯のみが図面に概略的に示されている。切削
片10bよび20は従来のホットプレス(高温圧縮)技
術又は溶浸技術によって形成され、溶浸技術では基地本
体ビットとは別にあるいはそのビット本体と同時に形成
される。
れぞれ溶浸された基地本体ビットの一部として形成され
、ビットの歯のみが図面に概略的に示されている。切削
片10bよび20は従来のホットプレス(高温圧縮)技
術又は溶浸技術によって形成され、溶浸技術では基地本
体ビットとは別にあるいはそのビット本体と同時に形成
される。
初めに、ホットプレス法を用いる製造技術について考察
する。前もって作られた三角形人造ダイヤモンド素子1
4を適切な形状の型(モールド)内に所望配列で置く。
する。前もって作られた三角形人造ダイヤモンド素子1
4を適切な形状の型(モールド)内に所望配列で置く。
その後に、分散されたダイヤモンド粒子を含有している
金属粉末の混合物を型内へ入れて軽くたたきダイヤモン
ド素子14の間に分布させる。典型的には、多結晶ダイ
ヤモンド素子14の厚さよシもかなり厚いダイヤモンド
含有金属粉末を型内に配置する。この厚さの差は、比較
的圧縮されないダイヤモンド14と比べて粉末のより大
きい圧縮性を補償するためである。その後に、型を1つ
以上のアンビルによって閉じ、アノビルは典型的には型
と同じ材料、黒鉛などで作られている。充填された型お
よびアンビルを従来のホットプレス内に置く。このホッ
トプレスは典型的には誘導加熱器によって型およびその
内容物を加熱する。次に、圧力および温度を充填された
凰に加えて、ダイヤモンドに含有金属粉末を結合させそ
して焼結させ、型で規定された切削片10又は20の形
状に最終的には圧縮する。例えば、200 psi (
14,06kgA−rrL2)の圧力および1900″
F(1038℃)の温度を3分間保つことが所望の切削
片を製造するのに一般的に適している。用いる圧力およ
び温度はダイヤモンド合成相領域あるいはダイヤモンド
から黒鉛への変換相領域のかなシ外でちるので、この処
理ではダイヤモンドは実質的に作られずかつ無効になる
ことはない。
金属粉末の混合物を型内へ入れて軽くたたきダイヤモン
ド素子14の間に分布させる。典型的には、多結晶ダイ
ヤモンド素子14の厚さよシもかなり厚いダイヤモンド
含有金属粉末を型内に配置する。この厚さの差は、比較
的圧縮されないダイヤモンド14と比べて粉末のより大
きい圧縮性を補償するためである。その後に、型を1つ
以上のアンビルによって閉じ、アノビルは典型的には型
と同じ材料、黒鉛などで作られている。充填された型お
よびアンビルを従来のホットプレス内に置く。このホッ
トプレスは典型的には誘導加熱器によって型およびその
内容物を加熱する。次に、圧力および温度を充填された
凰に加えて、ダイヤモンドに含有金属粉末を結合させそ
して焼結させ、型で規定された切削片10又は20の形
状に最終的には圧縮する。例えば、200 psi (
14,06kgA−rrL2)の圧力および1900″
F(1038℃)の温度を3分間保つことが所望の切削
片を製造するのに一般的に適している。用いる圧力およ
び温度はダイヤモンド合成相領域あるいはダイヤモンド
から黒鉛への変換相領域のかなシ外でちるので、この処
理ではダイヤモンドは実質的に作られずかつ無効になる
ことはない。
溶浸技術は切削片10および20を基地歯と一体に製造
するにもあるいは別に製造するにも用いられる。切削片
を別に製造する場合には、適切形状の黒鉛型が作られそ
してダイヤモンド素子14がその巾に所望配列で置かれ
る。ダイヤモンド含有金属基地粉末を型内部に充填して
型を加熱する。
するにもあるいは別に製造するにも用いられる。切削片
を別に製造する場合には、適切形状の黒鉛型が作られそ
してダイヤモンド素子14がその巾に所望配列で置かれ
る。ダイヤモンド含有金属基地粉末を型内部に充填して
型を加熱する。
粉末は焼結しかつダイヤモンド素子14の間に溶浸して
完成した切削片を形成する。その後に、このようにして
作った切削片を基地ビット用黒鉛型内に配置しそして従
来のやシ方でビット内に組立てられる。代案として、ダ
イヤモンド素子14の個々を基地本体ビット用型内に所
望の配列かつ位置に接着してもよい。その後に、基地本
体ビット用型に始めにダイヤモンド含有金属粉末の層を
入れ、次に従来の基地ビット製造技術にしたがって種々
のグレードの金属粉末で満たす。型全体を炉内で加熱す
るので、切削片が基地ビットの本体と同時にかつ一体的
に形成される。
完成した切削片を形成する。その後に、このようにして
作った切削片を基地ビット用黒鉛型内に配置しそして従
来のやシ方でビット内に組立てられる。代案として、ダ
イヤモンド素子14の個々を基地本体ビット用型内に所
望の配列かつ位置に接着してもよい。その後に、基地本
体ビット用型に始めにダイヤモンド含有金属粉末の層を
入れ、次に従来の基地ビット製造技術にしたがって種々
のグレードの金属粉末で満たす。型全体を炉内で加熱す
るので、切削片が基地ビットの本体と同時にかつ一体的
に形成される。
第3図に示した第3実施例においては、参照番号22で
示された切削片が当業者に公知の鋼又は炭化タングステ
ンのスタッド241C接着されている。切削片22は前
もって作られた複数の人造ダイヤモンド素子14mおよ
び14bの配列体を含んでなる。これらダイヤモンドは
、通例2103および2102 CJ、0BETSのよ
うな三角柱素子であシかつダイヤモンド含有金属基地1
6内に配置されている。第3図の実施例で示したダイヤ
モンド素子の配列は第1群ダイヤモンド素子14mおよ
び第2群ダイヤモンド素子14bからなる。第1群ダイ
ヤモンド素子14mは隔てられている関係の複数のダイ
ヤモンドであって表出した三角形面が交替に逆にされた
a4ターンの交互に配列された列を形成している。第2
群ダイヤモンド素子14bはそれらの頂点26がだいだ
い放射的に外方向に向けられるように円形切削片22の
円周に沿って配置されている。切削片22が摩耗するに
つれて、頂点が露出されはじめて、切削片22のニップ
に沿った積極的な切削作用を提供する。第1群ダイヤモ
ンド集子14aは軟かい岩石切削に適した平板ダイヤモ
ンドテーブルのようである。第3図の実施例での2群の
ダイヤモンド素子14aおよび14bは採用できる異な
る配列を示すために仮シ示しただけでおって、異なるダ
イヤモンド輪郭および切削挙動に特色のおるニップ又は
面を提供するために単一切削片22でのダイヤモンド群
を切削片内で異なる領域に変えてもよいことを証明して
いる。
示された切削片が当業者に公知の鋼又は炭化タングステ
ンのスタッド241C接着されている。切削片22は前
もって作られた複数の人造ダイヤモンド素子14mおよ
び14bの配列体を含んでなる。これらダイヤモンドは
、通例2103および2102 CJ、0BETSのよ
うな三角柱素子であシかつダイヤモンド含有金属基地1
6内に配置されている。第3図の実施例で示したダイヤ
モンド素子の配列は第1群ダイヤモンド素子14mおよ
び第2群ダイヤモンド素子14bからなる。第1群ダイ
ヤモンド素子14mは隔てられている関係の複数のダイ
ヤモンドであって表出した三角形面が交替に逆にされた
a4ターンの交互に配列された列を形成している。第2
群ダイヤモンド素子14bはそれらの頂点26がだいだ
い放射的に外方向に向けられるように円形切削片22の
円周に沿って配置されている。切削片22が摩耗するに
つれて、頂点が露出されはじめて、切削片22のニップ
に沿った積極的な切削作用を提供する。第1群ダイヤモ
ンド集子14aは軟かい岩石切削に適した平板ダイヤモ
ンドテーブルのようである。第3図の実施例での2群の
ダイヤモンド素子14aおよび14bは採用できる異な
る配列を示すために仮シ示しただけでおって、異なるダ
イヤモンド輪郭および切削挙動に特色のおるニップ又は
面を提供するために単一切削片22でのダイヤモンド群
を切削片内で異なる領域に変えてもよいことを証明して
いる。
切削片22は、第3図で非常に誇張して示したろう層2
8で概略的に弄わすようにはんだ付け、ろう付けおよび
他の手段によって接着される。次に、スタンド24が当
業者に公知のビット本体(典聾的には、鋼ビット本体)
内にプレス嵌め、はんだ付は又は別な嵌め入みされる。
8で概略的に弄わすようにはんだ付け、ろう付けおよび
他の手段によって接着される。次に、スタンド24が当
業者に公知のビット本体(典聾的には、鋼ビット本体)
内にプレス嵌め、はんだ付は又は別な嵌め入みされる。
このようなスタッドは多数知られておシかつ本発明の切
削片と組合せることは有益である。
削片と組合せることは有益である。
第4図では本発明の第4実施例が基地ビット本体の切削
歯として示したように図示されている。
歯として示したように図示されている。
ここでは参照番号30で示された切削片が全体輪郭で矩
形又は正方形で1かつ三角柱形状の前もって作られた多
結晶ダイヤモンド素子14の配列体を含んでなる。ダイ
ヤモンド素子14は切削片30内で隔てられて装着され
ているのでダイヤモンド素子14の間の隙間がダイヤモ
ンド含有基地材料16で満たされている。切削片30の
周囲に沿ったこれらダイヤモンド素子14は表出した側
面32を有するように向けられておシ、側面32は矩形
切削片30の平らな側面と共同平面である。
形又は正方形で1かつ三角柱形状の前もって作られた多
結晶ダイヤモンド素子14の配列体を含んでなる。ダイ
ヤモンド素子14は切削片30内で隔てられて装着され
ているのでダイヤモンド素子14の間の隙間がダイヤモ
ンド含有基地材料16で満たされている。切削片30の
周囲に沿ったこれらダイヤモンド素子14は表出した側
面32を有するように向けられておシ、側面32は矩形
切削片30の平らな側面と共同平面である。
ダイヤモンド素子14の端面(and faceg)
34は切削片30の切削面に同様に懺出している。基地
歯38内に組み込んだように概略的に示されているにも
かかわらず、第4図に示されたような矩形切削片30は
ステップビットによく適合でき、そこでダイヤモンド素
子14はビットの矩形ステップのかどに接着され、はん
だ付けされ又はろう付けされる。
34は切削片30の切削面に同様に懺出している。基地
歯38内に組み込んだように概略的に示されているにも
かかわらず、第4図に示されたような矩形切削片30は
ステップビットによく適合でき、そこでダイヤモンド素
子14はビットの矩形ステップのかどに接着され、はん
だ付けされ又はろう付けされる。
第5図には本発明の第5実施例が斜視図で概略的に示さ
れている。第5実施例では参照番号40で示された切削
片は複数の密に配列されたダイヤモンド素子14を含ん
でなる。より詳しくは、ダイヤモンド素子14は6個の
一部が一つに接着されて正六角形片40を形成している
。個々のダイヤモンド素子14は隣接するダイヤモンド
素子14の間の薄い基地層16によって一つに接着され
ている。先の実施例と同様に、切削片40は従来の高温
圧縮技術又は溶浸技術によって作られる。
れている。第5実施例では参照番号40で示された切削
片は複数の密に配列されたダイヤモンド素子14を含ん
でなる。より詳しくは、ダイヤモンド素子14は6個の
一部が一つに接着されて正六角形片40を形成している
。個々のダイヤモンド素子14は隣接するダイヤモンド
素子14の間の薄い基地層16によって一つに接着され
ている。先の実施例と同様に、切削片40は従来の高温
圧縮技術又は溶浸技術によって作られる。
完成した切削片40は、ろう付は層44で概略的に示さ
れたようなはんだ付け、ろう付は又は他の手段によって
スタッド42に同様に接合される。
れたようなはんだ付け、ろう付は又は他の手段によって
スタッド42に同様に接合される。
第5図の実施例の等辺三角柱ダイヤモンド紫子14を第
6図の平面図に示したよシ大きな構造を形成するように
総合することができる。このように、参照番号48で示
された多数の六角形配列体が組合されてよシ大きな切削
片46を形成する。
6図の平面図に示したよシ大きな構造を形成するように
総合することができる。このように、参照番号48で示
された多数の六角形配列体が組合されてよシ大きな切削
片46を形成する。
大きな配列体46の一部を形成している各六角形のサブ
配列体48は既に述べたようにダイヤモンド含有基地材
料16によって一つに接着される。
配列体48は既に述べたようにダイヤモンド含有基地材
料16によって一つに接着される。
第7図を参照する。これまでは、各実施例において、前
もって作られた三角柱人造多結晶ダイヤモンド素子で組
み立てられているとして切削片を説明した。第7図の実
施例は前もって作られた矩形角柱多結晶ダイヤモンド素
子又は立方体ダイヤモンド素子50を具体化することに
よって先の実施例の教示を一般化している。立方体ダイ
ヤモンド素子50を、次に、組合せそして前のようにダ
イヤモンド含有金属基地の薄層16によって一つに接着
して参照番号52で示されたより大きな切削片を形成す
る。隣接するダイヤモンド素子50を接着する隙間薄層
の形成に加えて、基地材料16で付加保護のためにダイ
ヤモンド素子50の配列体用外側カプセル状矩形包囲体
を形成してもよい。第7図の実施例の矩形又は正方形切
削片52は、次に、スタッドカッターに接着されるか又
は基地本体ビット内に一体的に形成される。
もって作られた三角柱人造多結晶ダイヤモンド素子で組
み立てられているとして切削片を説明した。第7図の実
施例は前もって作られた矩形角柱多結晶ダイヤモンド素
子又は立方体ダイヤモンド素子50を具体化することに
よって先の実施例の教示を一般化している。立方体ダイ
ヤモンド素子50を、次に、組合せそして前のようにダ
イヤモンド含有金属基地の薄層16によって一つに接着
して参照番号52で示されたより大きな切削片を形成す
る。隣接するダイヤモンド素子50を接着する隙間薄層
の形成に加えて、基地材料16で付加保護のためにダイ
ヤモンド素子50の配列体用外側カプセル状矩形包囲体
を形成してもよい。第7図の実施例の矩形又は正方形切
削片52は、次に、スタッドカッターに接着されるか又
は基地本体ビット内に一体的に形成される。
第8図の実施例では参照番号56で示された拡大された
切削片を形成するために、辺の数の多い正多角形ダイヤ
モンド素子54が他の同じ又は異なる多角形形状のダイ
ヤモンド素子と密な配列又は隔てられた配列で組合され
ている。第8図の実施例において、五角形ダイヤモンド
素子54が用いられて、ひとつの素子54が他の素子と
相互に接触しかつ他の素子は隔てられている関係にある
。
切削片を形成するために、辺の数の多い正多角形ダイヤ
モンド素子54が他の同じ又は異なる多角形形状のダイ
ヤモンド素子と密な配列又は隔てられた配列で組合され
ている。第8図の実施例において、五角形ダイヤモンド
素子54が用いられて、ひとつの素子54が他の素子と
相互に接触しかつ他の素子は隔てられている関係にある
。
ダイヤモンド素子54は相互にかつ切削片56内で高温
圧縮又は溶浸によってダイヤモンド含有基地材料16に
形成された結合によって接合されている。
圧縮又は溶浸によってダイヤモンド含有基地材料16に
形成された結合によって接合されている。
多くの変更および修正態様例が本発明の精神および範囲
から逸脱することなく操業者によってなされるであろう
。図示した実施例は明瞭化および例示のためにのみ示し
たのであって特許請求の範囲に規定した発明を限定する
ものではない。
から逸脱することなく操業者によってなされるであろう
。図示した実施例は明瞭化および例示のためにのみ示し
たのであって特許請求の範囲に規定した発明を限定する
ものではない。
第1図は三角形多結晶ダイヤモンド素子を含む本発明の
第1実施例の概略斜視図であシ、第2図は三角形ダイヤ
モンド素子を含む本発明の第2実施例の概略斜視図であ
り、 第3図は三角形ダイヤモンド素子を含む本発明の第3実
施例の概略斜視図であシ。 第4図は三角形ダイヤモンド素子を含む本発明の第4実
施列の概略斜視図であシ、 第5図は三角形ダイヤモンド素子を含む本発明の第5実
施例の概略斜視図であシ、 第6図は三角形ダイヤモンド素子を含む本発明の第6実
施例の平面図であp、 第7図は矩形ダイヤモンド素子を含む本発明の第7実施
例の斜視図であシ、 第8図は辺の多い多角形ダイヤモンド素子を含む本発明
の第8実施例である。 10・・・切削片(ダイヤモンドカッター)14・・・
多結晶ダイヤモンド素子 16・・・基地材料
第1実施例の概略斜視図であシ、第2図は三角形ダイヤ
モンド素子を含む本発明の第2実施例の概略斜視図であ
り、 第3図は三角形ダイヤモンド素子を含む本発明の第3実
施例の概略斜視図であシ。 第4図は三角形ダイヤモンド素子を含む本発明の第4実
施列の概略斜視図であシ、 第5図は三角形ダイヤモンド素子を含む本発明の第5実
施例の概略斜視図であシ、 第6図は三角形ダイヤモンド素子を含む本発明の第6実
施例の平面図であp、 第7図は矩形ダイヤモンド素子を含む本発明の第7実施
例の斜視図であシ、 第8図は辺の多い多角形ダイヤモンド素子を含む本発明
の第8実施例である。 10・・・切削片(ダイヤモンドカッター)14・・・
多結晶ダイヤモンド素子 16・・・基地材料
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、トリルビットに使用するためのダイヤモンドカッタ
ーが、複数の前もって作られた熱安定な多結晶ダイヤモ
ンド素子と、切削面を有しかつ基地材料を含んでなる切
削片とを含んでなり、前記多結晶ダイヤモンド素子が前
記切削片内に配置されかつ前記基地材料によってそこに
保持され、それで大きくされたダイヤモンドカッターが
前記ドリルビット内への装着用に提供されることを特徴
とするドリルビット用ダイヤモンドカッター。 2 前記基地材料は、前記切削片の前記切削面に近いそ
の基地材料の少なくとも一部分内にダイヤモンド粒子を
含有していることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のカッター。 3、前記複数の多結晶ダイヤモンド素子のそれぞれは前
もって作られた三角柱ダイヤモンド素子からなることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のカッター。 4、前記複数の多結晶ダイヤモンド素子は前記切削片内
で密な配列で配置されており、各多結晶ダイヤモンド素
子が少なくとも1個の隣接する多結晶ダイヤモンド素子
に極めて近接していることを特徴とする特許請求の範囲
第3項記載のカッター。 5、前記複数の多結晶ダイヤモンド素子は三角柱配列体
を形成するように配列されていることを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載のカッター。 6、前記複数の多結晶ダイヤモンド素子は六角性配列体
を形成するように配列されていることを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載のカッター。 7、 前記六角性配列体は、サブ配列体を形成する6個
の三角柱多結晶ダイヤモンド素子を含んでなることを特
徴とする特許請求の範囲第6項記載のカッター。 8、複数の六角形サブ配列体はより大きな複合配列体を
形成するように配列されていることを特徴とする特許請
求の範囲第7項記載のカッター。 9、前記複数の多結晶ダイヤモンド素子は隔てられた関
係で配列されており、前記基地材料がこれら隔てられた
多結晶ダイヤモンド集子の間にあることを特徴とする特
許請求の範囲第3項記載のカッター。 10、前記の切削片は半円形ディスクの形状に形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載のカ
ッター。 11、前記切削片は完全な円形ディスクの形状に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の
カッター。 12、前記切削片は矩形形状に形成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第9項記載のカッター。 13、前記複数の多結晶ダイヤモンド素子は前記切削片
内に密な配列で配置された矩形角柱状人造ダイヤモンド
素子でメク、各多結晶ダイヤモンド素子が少なくとも1
個の隣接している多結晶ダイヤモンド素子に極めて近接
していることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
カッター。 14、前記多結晶ダイヤモンド素子は正多角形形状であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のカッタ
ー。 15、前記カッターは複数の切削歯を有する基地本体ビ
ットを含んでなりおよび前記切削片に前記基地本体ビッ
トのひとつの切削歯の一部を構成していることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のカッター。 16、前記カッターに複数のスタッドを有するビット本
体を含んでなり、前記スタッドのそれぞれがそこに取り
付けたひとつの切削片を有し、この切削片の切削面が前
記スタッドの切削面を形成することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のカッター。 17、ドリルビットに使用するためのグイマモンドカッ
ターが、複数の前もって作られた抽出された人造多結晶
ダイヤモンド三角柱素子と、金属基地材料を含んでなり
かつ切削面で特色づけられる切削片とを含んでなり、前
記複数の多結晶ダイヤモンド素子は前記切削片内で配列
されて配置さね、前記多結晶ダイヤモンド素子のそれぞ
れは前記切削片の前記切削面に完全に表出している少な
くともひとつの表面を有し、前記基地材料は前記切削面
に近い前記切削片の少なくとも一部分にダイヤモンド粒
子を含有し、それで抽出されない多結晶ダイヤモンド製
品に類似の形状を有する切削片が提供されかつ抽出され
た多結晶ダイヤモンド製品の物理的特性によって特色づ
けられていることを特徴とするドリルビット用ダイヤモ
ンドカッター。 18、前記基地材料中に含壕れている前記ダイヤモンド
粒子は前記基地材料の全体にわたって均一に分散されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第37項記載のカ
ッター0 19、前記複数の多結晶ダイヤモンド素子は前記切削片
内に密な配列で配置されておジ、各多結晶ダイヤモンド
素子が少なくとも1個の隣接している多結晶ダイヤモン
ド素子に極めて近接していることを特徴とする特許請求
の範囲第18項記載のカッター。 20 前記複数の多結晶ダイヤモンド素子は前記切削片
内に隔てられた関係で配置されており、前記基地材料が
隣接している多結晶ダイヤモンド素子の間にあり、およ
び隣接している素子に極めて近接している多結晶ダイヤ
モンド素子はないことを特徴とする特許請求の範囲第1
8項記載のカッター。 21、前記複数の多結晶ダイヤモンド素子は前記切削片
内に複数の区別できる配列体に配列されていることを特
徴とする特許請求の範囲第17項記載のカッター。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US59310284A | 1984-03-26 | 1984-03-26 | |
US593102 | 1984-03-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60226995A true JPS60226995A (ja) | 1985-11-12 |
Family
ID=24373393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5969085A Pending JPS60226995A (ja) | 1984-03-26 | 1985-03-26 | 複数の多結晶ダイヤモンド素子を有するカツタ− |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0156264B1 (ja) |
JP (1) | JPS60226995A (ja) |
AU (1) | AU4021885A (ja) |
CA (1) | CA1241946A (ja) |
DE (1) | DE3579484D1 (ja) |
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CN102409981A (zh) * | 2010-09-25 | 2012-04-11 | 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 | 集合式金刚石复合片 |
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1985
- 1985-03-15 EP EP85103002A patent/EP0156264B1/en not_active Expired - Lifetime
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03202278A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-04 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 複合砥石 |
JP2006321006A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Naniwa Kenma Kogyo Kk | 研削チップ体の製造方法及び塗膜剥離具用回転砥石 |
Also Published As
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