KR20100134707A - 인성을 증가시킨 록 드릴링 공구용 드릴 비트와 이 드릴 비트의 인성을 증가시키는 방법 - Google Patents
인성을 증가시킨 록 드릴링 공구용 드릴 비트와 이 드릴 비트의 인성을 증가시키는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 록 드릴링 공구(12)용 드릴 비트(10)에 관한 것으로, 드릴 비트(10)는 드릴링 하는 동안에 록과 접촉하는 드릴링 표면(10b)를 구비한다. 만약, 상기 드릴 비트(10)가 10mm 이상의 길이부(L)를 가진다면, 드릴링 표면(10b)을 통과하는 상기 드릴 비트(10)의 길이방향 단면(10t)은 특정 깊이에서 Ltot(깊이)/Ltot(5.0)과 H(깊이)/H(5.0)의 관련성을 가지며, 여기서 H(깊이)/H(5.0)는 빅커(Vicker) 시험으로 측정되고 Ltot(깊이)/Ltot(5.0)는 실제로 상기 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에 따라 팜퀴스트(Palmqvist) 방법에 따라 측정된다(표(Ⅰ). 만약 드릴 비트(10)가 10mm 미만의 길이부(L)을 가지면, 드릴링 면(10b)을 통과하는 상기 드릴 비트(10)의 길이방향 단면(10t)은 특정 깊이에서 Ltot(깊이)/Ltot(3.5)과 H(깊이)/H(3.5)의 아래 관련성을 가지며, 여기서 H(깊이)/H(3.5)는 빅커 시험으로 측정되고 Ltot(깊이)/Ltot(3.5)는 실제로 상기 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에 따라 팜퀴스트 방법에 따라 측정된다(표(Ⅱ)).
Description
본 발명은 록 드릴링 공구용 드릴 비트(drill bit)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 록 드릴링 공구와 록 드릴링 공구용 드릴 비트를 처리하는 방법에 관한 것이다.
록 드릴링용 드릴 비트를 구비한 드릴링 공구는 일반적으로 비교적 부드러운 재질의 드릴링 헤드에 내장된 강재와 같이 단단한 재질로 만들어진 다수의 드릴 비트로 이루어진다. 드릴 비트는 일반적으로 강재에 내장된 실린더형상부와 강재로부터 돌출되어 있는 돔(dome)형상의 단부 프로파일을 구비한다.
이러한 드릴 비트는 일반적으로 경질상(hard phase)과 결합상(binder phase)으로 구성된 복합재질로 만들어진다. 경질상은 일반적으로 텡스텐 카바이드(tungsten carbide)이고, 결합상은 종종 코발트로 되어 있다. 윤활유는 드릴 비트의 형상을 단순화하는 데에 사용된다. 이 복합재질은 바람직한 드릴 비트 형상(성형체(green body))으로 압축되고 (종종 제어된 압력 하에서 그리고 공정에 적합한 가스 혼합물에서) 가열되어, 결합상이 더욱 끈적거려 텅스텐 카바이드 입자를 적시고, 텅스텐 카바이드 입자는 이러한 방식으로 함께 결합된다. 개시 재질에 따라, 드릴 비트는 소결공정의 냉각단계 중에 바람직한 최종 기하학형상으로 수축될 것이다. 그런 다음에, 이들은 연마되고 캐스케이드(cascade)된다. 캐스케이드하는 동안에, 드릴 비트는 서로에 대해서 문질러지거나 첨가된 연마재로 문질러지도록 기계적으로 처리된다. 캐스케이드는 모서리를 제거하고 드릴 비트에 가장자리를 둥글게 하는 데에 사용되며, 세척과 표면 처리하는 가장 경제적인 방법으로 간주되어 왔다. 캐스케이드 중에, 소위 합성물이라고 불리는 부가물과 조합되어 물이 일반적으로 사용된다. 합성물은 세척, 탈지(de-greasing), pH-조절, 내부식성, 윤활 및 연마할 수 있다. 캐스케이드되는 합성물을 유지하기 위해서, 소위 칩(chip)이 사용될 수 있다. 칩은 고형체(solid body)로 피라미드형상, 원뿔형상, 원통형상 등과 같이 다른 형상일 수 있다.
대략 2.5마이크로미터의 평균 입자크기를 갖는 경질상과 대략 6%의 결합상으로 된 복합재질과 같이 소결된 카바이드의 임의의 유형은 미립자여서 매우 단단하다. 그러므로 이러한 복합재질은 경도를 갖추고 있어 매우 단단하고 부서지기 쉬워서 단단한 암벽, 통상적으로 수정에 드릴링을 할 때 사용될 수 없다. 이러한 유형의 암벽에서, 더욱 부드러운 복합재질이 드릴 비트로 사용되되, 예컨대 이 재질은 경질상 및/또는 결합상의 함유량을 더욱 높여 더 큰 평균 입자 크기를 갖는다. 이 경우에서, 드릴 비트는 불행하게도 매우 빠르게 마모되고 드릴링 공구는 짧은 사용수명을 갖는다. 다른 일례로 공구가 유연한 드릴 비트로 변경한 경우는 철광석을 드릴링할 때이다.
미국 특허 제US 7 258 833호는 표면 인성(靭性)과 텅스텐 카바이드 구성성분의 표면 경도를 증가시키는 방법을 기재하고 있다. 이 특허의 권리자는 구성성분의 균열 및/또는 파열 형성을 예방하고 이들의 내마모성을 증가시키는 방법을 제안하였다. 덧붙여서, 이 특허의 권리자는 처리된 구성성분의 표면 경도를 실제로 증가시키는 방법을 제안하고 있다.
본 발명의 목적은 록 드릴링 공구용 향상된 드릴 비트를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구범위 제1항에 따른 드릴 비트로 달성되되, 여기서 드릴 비트는 드릴링될 재질과 접촉하도록 배열된 드릴링 면을 가진다. 드릴 비트(10)의 길이방향 단면(10t)은 드릴링 면 아래의 다른 깊이(Ltot(깊이))에서 측정된 전체 팜퀴스트(Palmqvist) 크랙과 5.0mm 깊이에서 측정된 전체 팜퀴스트 크랙 사이의 관계식, 다시 말하자면 Ltot(깊이)/Ltot(5.0)으로 나타내는데, 만약 상기 드릴 비트(10)가 10mm 이상의 길이부(L)를 가지면, 드릴 비트의 길이부는 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)과 동심축이거나 평행한 방향으로 더 긴 거리로 되어 있다. 전술된 단면은 또한 다른 깊이(H(깊이))에서 측정된 경도와 5.0mm 깊이에서 측정된 경도(H(5.0)) 사이의 관계식, 다시 말하자면 H(깊이)/H(5.0)으로 나타난다. 특성은 실질적으로 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에서 D/4의 최대 거리, 바람직하기로는 D/6의 최대 거리에서 혹은 이들을 따라 측정되는데, 여기서 D는 드릴 비트의 직경이며, 즉 큰 거리는 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에 대해서 직각이고 드릴 비트에서 측정될 수 있다. 단면의 법선은 도 1에 도시된 드릴 비트의 길이방향의 축 중심선과 실제로 직교되거나 직각(직교)을 이룬다. 5.0mm 깊이에서의 드릴 비트의 특성은 드릴 비트의 벌크와 동일한 것으로 간주된다.
| 깊이 [드릴링 면(10b) 아래,mm] |
Ltot(깊이)/Ltot(5.0) ×100 | H(깊이)/H(5.0) ×100 |
| 0.3 | 최대 40, 바람직하기로 최대 20 |
최대 104 |
| 0.5 | 최대 52, 바람직하기로 최대 32 |
최대 104 |
| 1.0 | 최대 75, 바람직하기로 최대 56 |
최대 104 |
| 2.0 | 최대 94, 바람직하기로 최대 80 |
최대 104 |
| 5.0 | 100 | 100 |
드릴링 면(10b)을 통과하는 드릴 비트(10)의 길이방향 단면(10t)은 특정 깊이에서 Ltot(깊이)/Ltot(3.5)과 H(깊이)/H(3.5)의 관계식을 가지며, 여기서 H(깊이)/H(3.5)는 빅커 시험으로 측정되고 Ltot(깊이)/Ltot(3.5)는 실제로 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에 따라 이 명세서에 기술된 팜퀴스트 방법에 따라 측정된다:
| 깊이 [드릴링 면(10b) 아래,mm] |
Ltot(깊이)/Ltot(3.5) ×100 | H(깊이)/H(3.5) ×100 |
| 0.3 | 최대 40, 바람직하기로 최대 20 |
최대 104 |
| 0.5 | 최대 52, 바람직하기로 최대 32 |
최대 104 |
| 1.0 | 최대 75, 바람직하기로 최대 56 |
최대 104 |
| 2.0 | 최대 94, 바람직하기로 최대 80 |
최대 104 |
| 3.5 | 100 | 100 |
만약, 상기 드릴 비트(10)가 10mm 미만의 길이부(L)를 가지면 3.5mm 깊이에서의 드릴 비트의 특성은 드릴 비트의 벌크와 동일한 것으로 간주된다. 위의 표들은 드릴 비트의 중심을 향해 측정된 값, 다시 말하자면 10mm 미만의 길이부를 가진 드릴 비트용 드릴링 면에서 3.5mm 까지 측정된 값이고 10mm 이상의 길이부를 가진 드릴 비트용 드릴링 면에서 5.0mm 까지 측정된 값을 보여주고 있다.
팜퀴스트 크랙 길이부는 드릴 비트의 임계 파괴인성에 반비례하다. 팜퀴스트 크랙 길이부가 짧을수록 드릴 비트 재질의 인성은 증가한다. 비록 경도가 드릴링 면과 접촉하더라도 실질적으로 증가되지 않을지라도, 위의 표들에 따른 팜퀴스트 크랙 길이부와 경도를 나타내는 드릴 비트는 드릴링 면과 접촉할수록 더욱 단단해질 것이다.
인성이 증가된 드릴 비트는 드릴 비트의 파열을 저감하고 드릴링할 때에 더욱 수명연장을 길게 한다. 결과적으로, 이는 드릴 비트, 록 드릴링 공구, 드릴 비트를 구비한 보어 크라운(bore crown), 및 다수의 재질, 즉 사용될 드릴 비트가 증가되는 다수의 록 형상에서 드릴링을 위해 구매가능한 록 드릴링 머신과 같은 제품으로 나타나게 된다. 이는 특히 수정 록에 드릴링하듯이 단단한 재질에 드릴링하기에 적합하다. 덧붙여서, 더 나은 특징은 예컨대 철광석에 드릴링할 때에 성취되되, 정(chisel)과 같은 비트(회전 비트 크라운)을 갖춘 드릴링 공구 유형은 드릴 비트를 대신하여 오늘날 종종 사용되고 있다. 이러한 드릴 비트 보어 크라운은 회전 비트 크라운보다 제작비용이 싸고 회전 비트 크라운보다 거의 2배 빠른 드릴링 속도(드릴링 비율이라고 칭해짐)을 갖는다.
전술된 록 형상에서, 본 발명에 따른 처리방법을 사용하여 마모(원형에서의 손실)를 더욱 느리게 하는 더욱 경화된 드릴 비트를 선택하고 이러한 방식에서 공구의 사용수명을 연장한다.
재질의 경도를 결정하기 위해서, 압입 방법, 소위 빅커 시험(표준 DIN50133에 따른, "이론과 사용자 정보, 볼륨 A, 사용자 설명서 2001")이 사용된다. 빅터 시험에 원리는 플라스틱 변형의 내성하는 재질 성능을 측정하고 측정된 경도값은 N/㎟의 단위로 되어 있다. 136°의 상부 경사각을 가진 피라미드형상의 다이아몬드 압입기(도 3에 도시함)는 편평한 시편, 즉 미리 결정된 힘(뉴턴의 힘)으로 드릴 비트의 길이방향 단면으로 가압한다. 압입기에 2개의 대각선(DIA1과 DIA2) 길이가 측정되고 평균값(DIAmedel,mm)이 계산된다. 경도(H)는 그런 다음에 환산표에서 검색될 수 있거나 방정식을 사용하여 계산될 수 있다.
단단한 재질 크랙(소위 팜퀴스트 크랙)에 빅커 측정하는 동안에 도 5에 대각선의 연장을 형성한다.
드릴 비트의 임계 파괴인성은 또한 내화성 금속 및 단단한 재질의 국제 저널 16 (1998) 133-142에 W.D. Schubert 등이 제안한 팜퀴스트 크랙을 위한 아래의 방정식을 사용하여 압입 방법으로 산출된다:
여기서, K1C는 임계 파괴인성이고, H는 경도(N/㎟), A는 상수, P는 하중력(loading force, N), Ltot는 전체 팜퀴스트 크랙 길이며, 다시 말하자면 (팜퀴스트 방법)경도를 측정하는 압입기로 발생하는 4개의 팜퀴스트 크랙(L1+L2+L3+L4)의 합계이다. 팜퀴스트 크랙의 하나는 도 6에 도시된다. 특정 경도를 위해, 팜퀴스트 크랙(Ltot)이 짧아질수록 임계 파괴인성(K1C)는 커지기 때문에 인성이 큰 재질이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 드릴 비트는 텅스텐 카바이드, 니오비움 카바이드, 티타늄 카바이드, 탈타륨 카바이드, 바나듐 카바이드, 크롬 카바이드, 질화 탄소 티타늄, 또는 이들 재질의 혼합물과 같은 경질상으로 이루어진 복합재질로 구성되거나 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 드릴 비트는 코발트, 니켈, 철(저합금 또는 일반 합금) 혹은 이들 원소의 혼합물 혹은 화합물의 결합상과 함께 경질상으로 결합되어 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 드릴 비트는 대략 2~3 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 경질상과 대략 6%의 결합상으로 구성된 복합재질로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 드릴 비트는 코발트, 니켈, 철 혹은 이들 4~12% 원소의 혼합물 혹은 화합물의 결합상으로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 소결된 카바이드 드릴 비트에 경질상은 10 마이크로미터 이상, 바람직하기로는 0.5~5.0 마이크로미터, 더욱 바람직하기로는 1.5~3.5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 가지고 있으며, 이 평균 입자 크기는 최종 제품의 단면을 현미경 평가로 결정하는데, 예컨대 ASTM 표준 E112-96 (Reapproved 2004) "평균 그레인 크기를 결정하는 표준 시험 방법"에 따른다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 드릴 비트는 돔형, 반탄환형, 반구형, 반원통형 혹은 다른 임의의 형상을 된 단부를 가지며, 외부 가장자리는 드릴링 면을 한정한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 드릴 비트는 적어도 7mm, 바람직하기로 7~22mm의 직경(D)과 10mm 이상의 길이부를 가진다. 선택가능하기로, 드릴 비트는 적어도 7mm, 바람직하기로 7~22mm의 직경(D)과 10mm 미만의 길이부를 가진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 드릴 비트는 7mm 이상의 직경(D)을 갖는 원통형상부(10a)로 이루어진다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 드릴 비트는 5g 이상의 질량을 가진다. 바람직하기로, 드릴 비트는 7~22mm 사이의 직경(D)과 5~150g 사이의 질량을 가진다.
본 발명은 또한 상기 드릴 비트의 실질적인 경도 증가 없이 록 드릴링 공구용 드릴 비트의 인성을 증가시키는 처리 방법에 관한 것이다. 시험은 2.5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖춘 6% 코발트를 함유한 텅스텐 카바이드로 제작된 드릴 비트의 충돌로 달성됨을 보여주고 있다. 이 드릴 비트는 위의 표에 따른 특성을 나타낸다. 이 특성은 청구범위 제1항에 명기되어 있다. 만약 충돌시 에너지가 35mJ 이하로 낮으면, 드릴 비트는 가장자리에 영향을 받는데, 다시 말하자면 깊이 함수와 따라 전체 팜퀴스트 크랙 깊이(Ltot)의 한계 감소만이 달성된다. 만약 충돌 에너지가 175mJ 이상으로 매우 높으면, 표면 영역에서 경도와 인성을 증가시킬 수 있다. 에너지 영역 35~175mJ, 바람직하기로 35~100mJ에서 충돌은 임계 파괴인성과 한계적으로 증가 혹은 유지된 경도를 갖춘 드릴 비트를 제공한다.
드릴 비트가 충돌하기 전에, 총 에너지(E)는 아래의 방정식 중 하나를 사용하여 계산되되(도 9에 도시함),
E = mgh 또는 E=mv2/2
여기서, m은 드릴 비트의 질량(kg), g는 중력 가속도(9.8㎨), h는 낙하 높이, v는 충돌하기 전/처리 방법 도중에 다른 드릴 비트에 대해서 가압되기 전에 드릴 비트의 속도(m/s)이다.
처리 방법은 소정의 높이까지 드릴 비트를 예컨대 컨베이어를 사용하여 이송한 후에 드릴 비트의 층(bed) 상에 드릴 비트를 낙하시키 위한 다른 다수의 방법으로 자동화될 수 있는바, 회전 속도로 드럼을 회전시켜 드릴 비트가 정확한 처리 에너지를 가진 높이에서 떨어지게 하고, 이들이 정확한 처리 에너지를 달성하기 위해 진동 캐스케이드 혹은 원심 캐스케이드로 드릴 비트에 영향을 주게 한다.
3개의 실례는 어떻게 청구범위 제1항에 기술된 제품 특성이 달성될 수 있는지를 아래에서 제공하는데,
ⅰ) 회전 캐스케이드
원통형 혹은 다각형상의 (수평축을 갖춘) 회전 드럼은 처리될 구성부재를 1~75%, 바람직하게는 15~50%로 충전된다. 드럼의 직경과 회전 속도는 공정에 있어서 매우 중요한 반면에 이의 길이부는 중요한 사항이 아니다. 공정을 시작하기 전에, 구성부재는 세정 합성물 및/또는 pH-조절수단과 같은 물과 부가물을 드럼 내로 채우는데, 순수(pure water)만이 사용될 수 있을 뿐만 아니라 공기만 사용될 수 있다. 연마(그라인딩) 매질은 첨가되지 않는다.
공정에서, 드럼은 회전하게 되며, 드럼 내의 구성부재들은 외부벽의 회전으로 소정의 지점까지 올라가게 되는데, 이 지점에서 구성부재들은 외부벽에서 떨어지게 되고 우선적으로 위를 향해 뻗고 그런 다음에 다른 구성부재의 층으로 하강하게 된다. 드럼의 충전량과 조합하여 회전 속도와 드럼의 직경은 전술된 방정식 E=mgh에 높이(h)를 결정한다. 각 구성부재의 질량, 드럼의 직경 및 드럼의 충전량은 공지되어 있고, 그러므로 바람직한 낙하 높이(h)가 달성되도록 회전 속도가 계산된다. 이러한 방식에서, 에너지 수위는 구성부재들 사이에 임의 충돌로 결정될 수 있다. 그런 다음에, 얼마나 많은 충돌이 발생할지 시간을 결정한다. 공정 시간은 일반적으로 0.5~16시간 또는 더욱 바람직하게 1.5~6시간이다.
몇몇 회전속도와 드럼 직경에 따라 아래에서 청구범위 제1항에 기술된 특성을 갖춘 제품을 갖게 된다.
Φ=190mm이고 20~100rmp, 80~120mm의 낙하 높이와 충돌 전에 47~150g의 드릴 비트 질량을 위해 대략 35~120mJ의 운동에너지를 갖는다.
Φ=300mm이고 15~75rmp, 125~190mm의 낙하 높이와 충돌 전에 20~110g의 드릴 비트 질량을 위해 대략 40~135mJ의 운동에너지를 갖는다.
Φ=600mm이고 10~55rmp, 250~380mm의 낙하 높이와 충돌 전에 10~40g의 드릴 비트 질량을 위해 대략 35~150mJ의 운동에너지를 갖는다.
본 발명에 따른 드릴 비트는 아래의 조건 하에서 회전 캐스케이드 설비르 사용하여 구비된다.
직경=190mm, 드럼에 충전량=33%, 회전속도=75rpm, 드릴 비트 질량=74.8g, 처리 시간=2시간이다. 인성과 경도 특성에 대한 결과는 도 7 및 도 8에 도시함("회전"이라 명명된 곡선).
회전 캐스케이드를 할 경우, 측면속도(Vx,도 9)는 회전속도 때문에 발생하지만 주어진 회전속도와 낙하 높이 내에서 충돌 전에 운동에너지보다 10% 낮게 된다.
14.5mm와 15.8mm의 직경 또는 48g 혹은 63g의 질량을 가진 본 발명에 따른 드릴 비트는 아래의 조건 하에서 190mm의 직경(과 5mm의 내부 날개)을 갖춘 회전 캐스케이드 설비를 사용하여 공급되되,
- 44RPM, 드럼의 충전량 30%, 드릴 비트의 질량 62.8g, 캐스케이딩 시간 8시간, 이에 대응되는 충돌에너지 54mJ,
- 44RPM, 드럼의 충전량 30%, 드릴 비트의 질량 47.8g, 캐스케이딩 시간 16시간, 이에 대응되는 충돌에너지 45mJ,
- 44RPM, 드럼의 충전량 50%, 드릴 비트의 질량 62.6g, 캐스케이딩 시간 12시간, 이에 대응되는 충돌에너지 60mJ,
- 44RPM, 드럼의 충전량 30%, 드릴 비트의 질량 62.8g, 캐스케이딩 시간 12시간, 이에 대응되는 충돌에너지 54mJ,
- 44RPM, 드럼의 충전량 30%, 드릴 비트의 질량 62.8g, 캐스케이딩 시간 16시간, 이에 대응되는 충돌에너지 54mJ,
- 75RPM, 드럼의 충전량 33%, 드릴 비트의 질량 47.8g, 캐스케이딩 시간 2시간, 이에 대응되는 충돌에너지 57mJ,
- 75RPM, 드럼의 충전량 33%, 드릴 비트의 질량 47.8g, 캐스케이딩 시간 4시간, 이에 대응되는 충돌에너지 57mJ, 이다.
ⅱ) 진동 캐스케이드
진동 캐스케이드는 구성부재를 스프링 서스펜션식 용기 내에 적재하여 처리하는 공정이다. 용기의 중앙에 장착될 전기 모터는 여기서 진동수라고 불리는 결정속도로 회전한다. 전기 모터는 축 상에 비대칭적으로 장착된 무게를 갖는데, 이는 구성부재의 처리가 발생하는 용기에 진동 움직임을 야기시키기 위해 불균형을 유발시킨다.
구성부재들은 서로에 대해서 밀어붙여 처리되고 바람직한 에너지가 달성된다. 만약 구성부재의 질량이 매우 작으면(<30g 드릴 비트용), 이들은 중량의 구성부재(소위 더미(dummy))와 혼합되어, 정확한 에너지 수위가 충돌로서 달성될 것이다. 처리할 때 구성부재가 상당한 질량을 가지고 있으며, 대조적으로 에너지를 줄이고 구성부재에 엣지 손상을 방지하기 위해 작은 "더미"와 혼합하는 것이 바람직할 수 있다. 적합하게, 상기 "더미"는 처리될 구성부재와 동일한 복합재질로 제작되어야 한다.
전형적인 진동 캐스케이드 설비는 설비의 상부에 부하 뚜껑을 매개로 하여 구성부재를 적재한다. 통상적으로, 적재 무게는 20~50kg(즉 드릴 비트의 전체 무게)이다. 적재 후에, 세정 혼합물 및/또는 pH-조절 수단과 같은 물과 부가물이 첨가되되, 순수만 사용될 수도 있다. 연마(그라인딩) 매질은 첨가되지 않는다. 매질로서 공기도 사용될 수 있다.
설비는 완전히 자동화된 제어시스템을 갖추고 있는데, 이는 프로그램을 선택하고 설비를 개시한다. 동력과 처리 시간은 개별적인 프로그램을 사용하여 계획된다. 처리가 완전히 이루어지면, 헹굼(rinse)이 계획되어 있고, 그런 후에 건조 프로그램이 시작된다.
본 발명에 따른 드릴 비트는 아래의 조건 하에서 진동 캐스케이드 설비(Reni Cirillo)를 사용하여 제공되되,
- 용기의 부피 25리터,
- 모터 동력 0.75W
- 진동수(frequency) 30Hz(설정 동력=100%)
- 47.6g의 질량을 가진 418개의 드릴 비트와 10g의 질량을 가진 10개의 드릴 비트를 혼합, 적재 무게 20kg(다시 말하자면 드릴 비트의 전체 무게), 캐스케이드 시간 4시간,
- 도 7 및 도 8("진동"이라 명명된 곡선)에 인성과 경도 특성에 관한 결과를 도시함.
ⅲ) 원심 캐스케이드
이 공정에서, 구성부재들은 회전 바닥 플레이트를 구비한 수직 드럼에 위에서 아래로 적재된다. 바닥 플레이트가 회전할 때, 구성부재들은 드럼의 외주면을 향해 내던져지고 드럼의 내벽을 가압하게 된다. 거친 과정을 거치는 동안에, 구성부재들은 드럼의 벽 둘레를 방사상으로 외부를 향해 가압하고 중심에서 드럼의 바닥을 볼 수 있게 된다. 드럼의 회전 바닥은 고속 회전속도 때문에 드럼의 내부벽을 따라 윗방향을 향해 측면으로 이동하도록 덩어리(mass)를 가압할 수 있게 형성되어 있다. 드럼에 구성부재의 정확한 부피는 뒤틀림 이동을 유발하여 올라가 있던 구성부재들이 아래방향을 제외하고 가압되어 중심을 향해 아래로 낙하한다. 구성부재는 이들이 뒤틀리고 꼬여지며 서로 연속적으로 위치를 변동하기 위해서 동시에 고속의 회전속도로 드럼 둘레를 회전하게 된다.
공정 중에, 액체가 연속적 첨가되되, 통상적으로 세정 혼합물 및/또는 pH-조절 수단과 같은 물과 부가물(혼합물)이 첨가되되, 순수만 사용될 수도 있다. 연마(그라인딩) 매질은 첨가되지 않는다. 액체는 드럼의 벽과 회전 바닥 플레이트 사이에 위치된 컬럼(colume)을 통해 가압된다. 매질로서 공기도 사용될 수 있다.
이 공정에서, 에너지는 적재된 부피의 작은 부분에 덩어리를 가압하도록 작용하는 적재될 부피의 큰 부분에 고속 회전속도를 나타나도록 제공하는데, 즉 드럼의 내부벽에 대해서 최외곽에 위치될 구성부재는 커다란 압력부하에 영향을 받게 된다. 뒤틀림 이동 때문에, 연속적인 혼합이 달성될 수 있어 모든 구성부재들이 서로 동일하게 처리될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 드릴 비트는 아래의 조건 하에서 원심기(ERBA TURBO-60)을 사용하여 구비되되,
- 부피: 60리터, Φ=500mm, 높이=360mm,
- 회전속도: 250rpm,
- 드릴 비트 덩어리= 11.3kg, 총 질량=100kg, 대략 10리터의 부피를 가지고 처리시간 3시간,
- - 도 7 및 도 8("원심"이라 명명된 곡선)에 인성과 경도 특성에 관한 결과를 도시함.
전술된 실례는 소정의 목적을 위한 표준 설비가 다른 목적으로 어떻게 사용되는지를 보여주고 있다. 각각의 설비에 다른 많은 제조업자가 있으며 또한 다른 유형의 설비와 방법이 본 발명에 따른 바람직한 에너지 수위를 성취하기 위해서 사용될 수 있다.
시험은 위의 표에 따른 바람직한 특성을 전시하도록 2.5㎛의 평균 입자 크기를 갖춘 6% 코발트를 함유한 텅스텐 카바이드로 제작된 드릴 비트에 필요한 35~175mJ의 에너지(E)가 필요하다는 것을 보여주고 있다. 이 특성은 청구범위 제1항에 명기되어 있다.
상기 에너지(E)를 계산하는 방정식은 앞서 제공되었듯이 더욱 복잡하고 에너지를 계산하는 전술된 방식은 다른 물체와의 마찰과 매질과 같은 요소를 고려하지 않기 때문에 매우 간단하다.
비록 방정식이 간단하다 할지라도, 본 발명은 만약 이들 설비가 소정의 방식으로 작동하게 되면, 즉 만약 드릴 비트가 충돌하기 전에 발생하는 총 에너지(E)가 35~175mJ이면, 상기 드릴 비트의 실질적인 경도 증가 없이도 록 드릴링 설비용 드릴 비트의 인성을 증가시키기 위해 종래의 설비가 사용될 수 있는 있다는 고찰을 기초로 한다. 상기 에너지(E)는 설비의 직경, 회선 속도, 질량 및 드럼의 충전량의 함수이다. 그러므로 당해 분야의 숙련자는 소정의 설비가 본 발명에 주어진 아래의 실례 혹은 시험을 수행하거나 계산되어 본 발명에 따른 드릴 비트를 제공하기 위해 어떻게 작동할지를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 처리 도중에 드릴 비트에서 나오는 조각은 연속적으로 혹은 주기적으로 제거된다. 이는 드릴 비트 조각이 캐스케이드하는 도중에 드릴 비트에 손상을 입히지 않는다는 것을 의미한다. 드릴 비트 조각은 설비에서 처리 유체를 배출시켜 제거할 수 있고 이러한 방식으로 드릴 비트 조각이 물로 이송된다. 덧붙여서, 드릴 비트는 예컨대 진동 캐스케이드 단계에서 드릴 비트 조각을 이송하기 위해 헹궈질 수 있다. 선택가능하기로, 드릴 비트 조각은 처리수의 일정한 여과, 석 제거 혹은 체 트랩(sieve trap)으로 제거될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 처리 방법 동안에 연속적으로 혹은 순차적인 방식으로 처리 속도를 증가시켜 처리 에너지가 증가된다. 낮은 인성은 취성을 가진 드릴 비트를 가져온다. 드릴 비트가 처리하는 동안에 더욱 단단해지기 때문에, 더욱 강력한 처리에도 견딜 수 있고 처리 속도/에너지가 방법 동안에 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예에 따르면, 10mm 미만의 길이부를 가진 드릴 비트용 드릴링 표면 아래로 3.5mm 깊이에서 측정되고 10mm 이상의 길이부를 가진 드릴 비트용 드릴링 표면 아래로 5.0mm 깊이에서 측정된 경도는 드릴 비트의 벌크에서 측정된 경도보다 최대 4% 더 놓게 나타난다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예는 방법의 종속항에 나타난다.
물론, 드릴 비트는 본 발명에 따른 방법에 영향을 받기 전 및/또는 영향을 받은 후에 미리 결정된 크기로 연마될 수 있다.
본 발명은 추가로 본 발명의 실시예에 따른 적어도 하나의 드릴 비트로 이루어진 록 드릴링 공구에 관한 것이다. 록 드릴링 공구는 특히 수정 록과 같은 단단한 재질 혹은 철광석에 드릴링하는 것을 배제하지 않는다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 경도의 증가 없이도 인성을 증가시킨 드릴 비트를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드릴 비트의 길이방향 단면도이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 전형적인 록 드릴링 공구, 싱커 드릴 크라운의 도면이다.
도 3은 압입 방법에 사용될 압입자의 도면이다.
도 4는 드릴 비트 재질의 연마된 길이방향 단면에 만들어진 압입을 도시한 것으로, 드릴링 면으로부터 압입 거리는 mm로 되어 있으며, 다수의 압입에 DIA1과 DIA2는 재질의 경도를 결정하는 데에 사용된다.
도 5는 압입의 4개의 다른 모서리에 팜퀴스트 크랙(L1,L2,L3, 및 L4)을 도시한다.
도 6은 팜퀴스트 크랙(LX)을 도시하는데, 여기서 X는 압입의 4개의 다른 모서리를 나타내며, LX는 개별적인 팜퀴스트 크랙(L1,L2,L3, 및 L4)을 나타내는 것이다.
도 7은 본 발명에 매개변수에 따라 다른 3개의 처리방법, 회전 캐스케이드와 진동 캐스케이드 및 원심 캐스케이드를 위해 다른 깊이에서 전체 팜퀴스트 크랙 길이(Ltot(깊이))와 5.0mm 깊이에서 전체 팜퀴스트 크랙 길이(Ltot(5.0)) 사이에서 관계, 다시 말하자면 (Ltot(깊이)/Ltot(5.0))×100을 도시한다.
도 8은 본 발명에 매개변수에 따라 다른 3개의 처리방법, 회전 캐스케이드와 진동 캐스케이드 및 원심 캐스케이드를 위해 다른 깊이에서의 경도(H(깊이))와 5.0mm 깊이에서의 경도(H(5.0)) 사이에서 관계, 다시 말하자면 (H(깊이)/H(5.0))×100을 도시한다.
도 9는 충돌 전에 낙하높이(h)와 속도(v)를 도시한 것으로, 에너지가 회전 캐스케이드 설비를 위해 어떻게 계산되는지를 보여주고 있다.
도 10은 본 발명에 의해 만들어진 드릴 비트가 나타내는 (Ltot(깊이)/Ltot(5.0)×100) 관계값을 도시한다.
첨부도면은 일정한 축척으로 도시될 필요도 없으며, 임의의 특징부들은 명료한 이해를 돕기 위해서 과장되게 도시되어 있다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 전형적인 록 드릴링 공구, 싱커 드릴 크라운의 도면이다.
도 3은 압입 방법에 사용될 압입자의 도면이다.
도 4는 드릴 비트 재질의 연마된 길이방향 단면에 만들어진 압입을 도시한 것으로, 드릴링 면으로부터 압입 거리는 mm로 되어 있으며, 다수의 압입에 DIA1과 DIA2는 재질의 경도를 결정하는 데에 사용된다.
도 5는 압입의 4개의 다른 모서리에 팜퀴스트 크랙(L1,L2,L3, 및 L4)을 도시한다.
도 6은 팜퀴스트 크랙(LX)을 도시하는데, 여기서 X는 압입의 4개의 다른 모서리를 나타내며, LX는 개별적인 팜퀴스트 크랙(L1,L2,L3, 및 L4)을 나타내는 것이다.
도 7은 본 발명에 매개변수에 따라 다른 3개의 처리방법, 회전 캐스케이드와 진동 캐스케이드 및 원심 캐스케이드를 위해 다른 깊이에서 전체 팜퀴스트 크랙 길이(Ltot(깊이))와 5.0mm 깊이에서 전체 팜퀴스트 크랙 길이(Ltot(5.0)) 사이에서 관계, 다시 말하자면 (Ltot(깊이)/Ltot(5.0))×100을 도시한다.
도 8은 본 발명에 매개변수에 따라 다른 3개의 처리방법, 회전 캐스케이드와 진동 캐스케이드 및 원심 캐스케이드를 위해 다른 깊이에서의 경도(H(깊이))와 5.0mm 깊이에서의 경도(H(5.0)) 사이에서 관계, 다시 말하자면 (H(깊이)/H(5.0))×100을 도시한다.
도 9는 충돌 전에 낙하높이(h)와 속도(v)를 도시한 것으로, 에너지가 회전 캐스케이드 설비를 위해 어떻게 계산되는지를 보여주고 있다.
도 10은 본 발명에 의해 만들어진 드릴 비트가 나타내는 (Ltot(깊이)/Ltot(5.0)×100) 관계값을 도시한다.
첨부도면은 일정한 축척으로 도시될 필요도 없으며, 임의의 특징부들은 명료한 이해를 돕기 위해서 과장되게 도시되어 있다.
도 1은 록 드릴링 공구(12)의 드릴 헤드부에 내장된 드릴 비트(10)를 도시한다. 드릴 비트(10)는 직경(D), 예컨대 16mm의 원통형상부(10a)와 드릴 헤드부에서 돌출하는 돔형상 단부 프로파일(10p)을 구비하는데, 외부 가장자리부는 드릴링 면(10b)을 한정한다. 하지만, 단부 프로파일(10p)은 반탄환형, 반구형, 반원통형 또는 바람직한 다른 형상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 드릴 비트(10)는 7mm 이상의 직경(D) 또는 5g 이상의 질량을 가지며, 6% 코발트의 결합상과 2.5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 텅스텐 카바이드 그레인(grain) 또는 3~12% 코발트, 바람직하기로는 10 마이크로미터 이상, 바람직하기로는 0.5~5 마이크로미터, 더욱 바람직하기로는 1.5~3.5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 가진 6~2.5% 코발트의 결합상과 결합된 텅스텐 카바이드 그레인을 구비한 소결된 카바이드로 이루어진다.
Ltot(깊이)와 H(깊이)는 실제로 길이방향 단면(10t)의 드릴 비트의 축 중심선(C)을 따라 다른 깊이에서 측정하는데, 즉 도 1에 도시된 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에서 D/4의 최대 거리에서 측정된다. 예컨대, 드릴 비트가 16mm의 직경을 가지고 있다면, 팜퀴스트 크랙과 경도는 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)을 수용하는 다른 길이방향 평면에서 최대 2.0mm 변위된 길이방향 단면에서 측정된다. 단면의 법선은 드릴 비트의 길이방향의 축 중심선과 실제로 직교되거나 직각(직교)을 이룬다.
도 2는 전형적인 록 드릴링 공구(12), 즉 싱커 드릴 크라운을 도시한 것으로, 본 발명에 따른 드릴 비트(10)가 적용될 수 있다.
도 3은 피라미드형 다이아몬드 압입기(14;indenter)를 측면과 아래에서 바라본 도면으로, 다이아몬드 압입기(14)는 경도를 측정하기 위해 빅커(Vicker) 시험에 사용된다. 일련의 빅커 압입은 도 4에 패턴에 따라 대각선(d1과 d2)과 136°의 상부 경사각 및 30kg(HV30)(F=300N)을 갖춘 빅커 피라미드형 다이아몬드 압입기(14)로 부하를 가하여 만들어진다. 압입기(14)는 30초 동안 0.001~0.02mm/s 사이의 관통속도로 위에서부터 드릴 비트의 드릴링 면(10b) 아래에 결정된 임의의 깊이로 드릴 비트의 단면을 가압한다. 그런 다음에, 압입기(14)는 제거되고, 재질의 경도에 따라서 피라미드형 압입은 대각선(DIA1과 DIA2)을 갖춘 시험 표면 상에 형성될 것이다. 압입 내에 2개의 대각선이 측정되고, 평균값((DIA1+DIA2)/2,mm)이 계산되며, 그런 다음에 드릴 비트의 경도(H)가 계산되거나 환산표에서 검색할 수 있다. 측정용 드릴 비트(10)를 준비하기 위해서, 드릴 비트는 수지로 주조되고 연마되어 길이방향 단면이 형성된다. 드릴 비트가 거칠게 갈려 D/4의 최대 거리는 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에 남는다. 만들어진 단면 표면(10t)은 그런 다음에 질 좋은 그라인딩 매질로 배치(batch)에서 연마되어, 상처가 없게 된다. 최종 그라인딩 상에서, 3 마이크로미터 다이아몬드 서스펜션(diamond suspension)이 남아 있는 잔여 스트레스를 줄이기 위해 일반적으로 사용된다.
도 4는 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)과 평행하게 만들어진 드릴 비트의 단면(10t)에 좌측 남아 있는 압입(16)을 도시하고 있다. 드릴 비트의 취성 때문에, 소위 팜퀴스트 크랙(18)이 압입(16)의 단부에 형성된다. 경도값(H(깊이))이 계산될 수 있고 Ltot(깊이)가 각각의 압입(16)에서 계산될 수 있는데, 각각의 측정 지점, 즉 드릴링 면(10b) 아래에 예컨대, 0.3, 0.5, 1.0, 2.0 및 5.0mm의 깊이에서 드릴 비트의 인성과 경도의 차이를 비교할 수 있다. 또한, 제1압입은 측정시 오류를 최소화하기 위해서 드릴링 면(10b) 아래 4.0mm에서 만들어진다.
도 6은 드릴 비트의 단면(10t)에 팜퀴스트 크랙(18)를 도시한 것으로, 광학현미경으로 500× 배율로 확대하여 도시한 것이다. 전체 팜퀴스트 크랙 길이(Ltot(깊이))는 압입(16)의 모서리에서 압입 대각선과 일치하는 방향으로 측정된다. 팜퀴스트 크랙 길이(Ltot(깊이))는 드릴 비트의 임계 파괴인성의 지표를 나타내는데, Ltot(깊이)가 짧아질수록, Ltot(깊이)/Ltot(5.0)이 낮아지고, 드릴 비트의 인성이 커진다. 청구범위 제1항에 언급된 전체 팜퀴스트 크랙 길이는 전체 4개의 팜퀴스트 크랙(즉, Ltot = L1+L2+L3+L4)의 합계와 관련된다.
도 7은 본 발명에 매개변수에 따라 다른 3개의 처리방법, 회전 캐스케이드와 진동 캐스케이드 및 원심 캐스케이드를 위해 전체 팜퀴스트 크랙 길이(Ltot(깊이))의 측정 결과를 도시한 것이다. 도 7은 어떻게 비율((Ltot(깊이)/Ltot(5.0))×100)이 드릴 표면(10b) 아래 깊이(즉, 드릴 표면 아래에 0.0mm)에 따라 변화하는가를 도시한 것으로, Ltot(깊이)가 Ltot(5.0), 즉 5.0mm 깊이에서 측정된 전체 팜퀴스트 크랙 길이의 백분율(%)로 나타나고 5.0mm 깊이에서 드릴 비트의 특성은 드릴 비트의 벌크(bulk)와 동일한 것으로 간주된다. 도 7은 드릴 비트가 드릴링 면(10b)에 근접할수록 인성이 커지는 것으로 나타나고 있다.
도 8은 본 발명에 매개변수에 따라 다른 3개의 처리방법, 회전 캐스케이드와 진동 캐스케이드 및 원심 캐스케이드를 위해 이의 벌크와 관계되어 표면에서 깊이의 함수로 드릴 비트의 경도차를 보여주고 있다. 도 8은 어떻게 관계식(H(깊이)/H(5.0))이 드릴링 면(10b) 아래에 (즉, 0.0mm 아래에) 다른 깊이에 따라 변화하는가를 도시한 것으로, H(깊이)는 H(5.0)의 백분율(%)로 나타나고 5.0mm 깊이에서 드릴 비트의 특성은 드릴 비트의 벌크와 동일한 것으로 간주한다. 도 8은 드릴 비트의 경도가 드릴링 면(10b)에 근접할수록 실제로 경도가 커지지 않음을 나타내고 있다.
도 9는 회전 캐스케이드 설비(26)에서 드릴 비트(10)가 충돌하기 전에 발생하는 전체 에너지(E)가 어떻게 계산되는지를 보여주고 있다. X방향으로 VX=속도로부터 에너지 기여도는 전체 충돌에너지의 10% 미만이어서 거의 무시할 수 있기 때문에, 전체 에너지(E)는 원리적으로 드릴 비트의 잠재에너지(mgh)와 동일하다. 여기서, m은 드릴 비트(10)의 질량(kg)이고, g는 중력가속도(9.8㎨)이며, h는 드릴 비트(10)가 아래방향으로 이동하고 지면(m)인 층(B;bed)을 향해 아래로 낙하하기 전에 최고점의 높이이다.
도 10은 어떻게 Ltot(깊이)/Ltot(5.0)이 드릴링 면(10b) 아래에 다른 깊이(들)에서 변화하는지를 나타내고 있는데, 도 4에 압입 프로파일을 도시하고 있다. 5.0mm 깊이에서의 특성은 드릴 비트의 벌크와 동일한 것으로 간주된다. 도 10에 2개의 선은 본 발명의 최대값((Ltot(깊이)/Ltot(5.0))×100)과 바람직한 최대값((Ltot(깊이)/Ltot(5.0))×100)을 한정한다. 즉, 도 10은 드릴 비트가 드릴링 면(10b)에 근접할수록 인성이 커진다는 것을 보여주고 있다. 2개의 선 최대값과 바람직한 최대값은 본 발명에 따른 방법에 따라 만들어진 측정된 다수의 드릴 비트를 기초로 하고 있다.
본 발명의 여러 변형예가 당해 분야의 숙련자들에게 명백해질 것이다. 예컨대, 청구범위가 록 드릴링 공구용 드릴 비트로 안내될지라도, 본 발명에 따른 방법은 실제로 경도의 증가 없이도 록 드릴링 설비를 위한 다른 구성부재의 인성을 증가시키기 위해서 사용될 수 있다.
Claims (23)
- 드릴링하는 동안에 록(rock)과 접촉하도록 배열된 드릴링 면(10b)을 갖춘 록 드릴링 공구(12)용 드릴 비트(10)에 있어서,
만약, 상기 드릴 비트(10)가 10mm 이상의 길이부(L)를 가지면, 상기 드릴링 면(10b)을 통과하는 상기 드릴 비트(10)의 길이방향 단면(10t)은 특정 깊이에서 Ltot(깊이)/Ltot(5.0)과 H(깊이)/H(5.0)의 아래 관련성을 가지며, 여기서 H(깊이)/H(5.0)는 빅커(Vicker) 시험으로 측정되고 Ltot(깊이)/Ltot(5.0)는 실제로 상기 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에 따라 팜퀴스트(Palmqvist) 방법에 따라 측정되며,
만약, 상기 드릴 비트(10)가 10mm 미만의 길이부(L)를 가지면, 상기 드릴링 면(10b)을 통과하는 상기 드릴 비트(10)의 길이방향 단면(10t)은 특정 깊이에서 Ltot(깊이)/Ltot(3.5)과 H(깊이)/H(3.5)의 아래 관련성을 가지며, 여기서 H(깊이)/H(3.5)는 빅커 시험으로 측정되고 Ltot(깊이)/Ltot(3.5)는 실제로 상기 드릴 비트의 길이방향 축 중심선(C)에 따라 팜퀴스트 방법에 따라 측정되며,
으로 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 제1항에 있어서, 복합재질은 텅스텐 카바이드(tungsten carbide), 니오비움 카바이드(niobium carbide), 티타늄 카바이드(titanium carbide), 탄타륨 카바이드(tantalum carbide), 바나듐 카바이드(vanadium carbide), 크롬 카바이드(chromium carbide), 질화 탄소 티타늄(titanium carbonitride), 또는 이들 재질의 혼합물과 같은 경질상(hard phase)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 코발트, 니켈, 철 혹은 이들 원소의 혼합물 혹은 화합물의 결합상(binder phase)과 결합된 경질상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 대략 2~5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 경질상과 대략 6%의 결합상으로 구성된 복합재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 평균 입자 크기는 10 마이크로미터 이상, 바람직하기로는 0.5~5.0 마이크로미터, 더욱 바람직하기로는 1.5~3.5 마이크로미터로 되어 있는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 코발트, 니켈, 철 혹은 이들 원소로 4~12%로 구성된 원소의 혼합물 혹은 화합물의 결합상으로 이루어진 드릴 비트.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단부는 돔형, 반탄환형, 반구형, 또는 반원통형으로 되어 있고, 외부 가장자리가 상기 드릴링 면(10b)을 한정하는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 7mm, 바람직하기로는 7~22mm의 직경(D)를 가진 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 7mm 이상의 직경(D)을 갖는 원통형상부(10a)로 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 5g 이상의 질량을 갖는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
- 실질적인 드릴 비트(10)의 경도 증가 없이 록 드릴 크라운(12)용 드릴 비트(10)의 인성을 증가시키는 방법에 있어서,
상기 방법은, 회전 캐스케이드 설비(28), 진동 캐스케이드 설비 및 원심 캐스케이드 설비에서 상기 드릴 비트(10)를 처리하는 단계를 포함하는데, 상기 드릴 비트(10)가 충돌하기 전에 발생하는 전체 에너지(E)는 35~175mJ, 바람직하기로 35~150mJ, 더욱 바람직하기로 40~100mJ 사이에 있으며,
상기 에너지(E)는,
E = mgh 또는 E=mv2/2
으로 계산되되, m은 드릴 비트의 질량(kg), v는 충돌 전에 드릴 비트(10)의 속도(m/s), g는 중력가속도(9.81m/s2), h는 드릴 비트(10)가 아래방향으로 이동하는 지점으로부터 지면인 층(B)까지의 높이(m)를 나타내는, 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 드릴 비트(10)는 첨가된 연마재로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 드릴 비트(10)로부터의 드릴 비트 조각은 연속적으로 또는 주기적으로 처리하는 동안에 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지(E)는 연속적으로 또는 순차적으로 처리하는 동안에 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(10)는 텅스텐 카바이드, 니오비움 카바이드, 티타늄 카바이드, 탄탈륨 카바이드, 바나듐 카바이드, 크롬 카바이드, 질화 탄소 티타늄, 또는 이들 재질의 혼합물과 같은 경질상으로 이루어진 복합재질로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(10)는 코발트, 니켈, 철 혹은 이들 원소의 혼합물 혹은 화합물의 결합상과 결합된 경질상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 대략 2~3 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 경질상과 대략 6%의 결합상으로 구성된 복합재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(10)의 평균 입자 크기는 10 마이크로미터 이상, 바람직하기로는 0.5~5.0 마이크로미터, 더욱 바람직하기로는 1.5~3.5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 가진 경질상을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(10)는 돔형, 반탄환형, 반구형, 또는 반원통형으로 되어 있고, 외부 가장자리가 상기 드릴링 면(10b)을 한정하는 단부를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(10)는 적어도 7mm, 바람직하기로 7~22mm의 직경(D)과 10mm 이상의 길이부 또는 적어도 7mm, 바람직하기로 7~22mm의 직경(D)과 10mm 미만의 길이부를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 비트(10)는 상기 드릴 비트(10)의 원통형상부(10a)로 한정되는 7mm 이상의 직경(D) 또는 5g 이상의 질량을 가지며, 가장 바람직하기로는 7~22mm의 직경(D) 또는 5~150g 사이의 질량을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 드릴 비트(10) 또는 제11항 또는 제22항 중 어느 한 항에 따른 방법에 영향을 받은 하나 이상의 드릴 비트(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 록 드릴링 공구(12).
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 드릴 비트(10) 또는 수정 록, 광석 또는 화강암과 같은 단단한 락을 드릴링하도록 제11항 또는 제22항 중 어느 한 항에 따른 방법에 영향을 받은 하나 이상의 드릴 비트(10)로 이루어진 것을 록 드릴링 공의 사용 방법.
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