KR20170093982A - 코어 드릴 비트용 드릴 링 및 드릴 링을 제조하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코어 드릴 비트용 드릴 링(21)을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 아래의 단계들, 즉
- 캡슐화된 다이아몬드 입자로 적어도 2개의 압분체를 형성하는 단계로서, 다이아몬드 입자는 분말 혼합물에 의해 커버(cover)되는 것인 단계,
- 압분체들이 압력의 작용 하에 성형되어 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)을 형성하는 단계, 및
- 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)이 링형으로 결합되고 온도의 작용 하에 소결되어 연속 드릴 링(21)을 형성하는 단계
를 포함한다.
- 캡슐화된 다이아몬드 입자로 적어도 2개의 압분체를 형성하는 단계로서, 다이아몬드 입자는 분말 혼합물에 의해 커버(cover)되는 것인 단계,
- 압분체들이 압력의 작용 하에 성형되어 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)을 형성하는 단계, 및
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를 포함한다.
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 코어 드릴 비트용 드릴 링 및 청구항 제 9 항의 전제부에 따른 드릴 링을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
코어 드릴 비트로서 형성된 다이아몬드 공구에서 연속 드릴 링을 가진 코어 드릴 비트와 개별 커팅 세그먼트를 가진 세그먼트화된 코어 드릴 비트가 구분된다. 코어 드릴 비트들은 가공 섹션, 실린더형 생크, 및 삽입 단부를 가진 수용 섹션으로 이루어진다. 코어 드릴 비트는 삽입 단부에 의해 코어 드릴 장치의 공구 수용부 내에 고정되고, 코어 드릴 장치의 드릴 작동 시 회전축을 중심으로 구동된다.
연속 드릴 링은 통계적으로 분포된 다이아몬드 입자를 가진 분말 혼합물로 제조된다. 분말 혼합물은 공구 몰드 내부를 채우고 가압되어 압분체(green compact)를 형성하고, 압분체는 온도 및 압력의 작용 하에 소결되어 연속 드릴 링을 형성한다.
세그먼트화된 코어 드릴 비트들을 위한 커팅 세그먼트들의 제조 시 커팅 세그먼트들이 압분체로서 캡슐화된 다이아몬드 입자로 형성되는 방법이 전문적인 분야에서 정착되었다. 개별 다이아몬드 입자들은 분말 혼합물로 커버(cover)되고, 캡슐화된 다이아몬드 입자를 형성한다. 캡슐화된 다이아몬드 입자들은 공구 몰드 내부를 채우고 가압되어 압분체를 형성한다. 압분체들은 후속해서 온도 및 압력의 작용 하에 소결되어 최종 커팅 세그먼트를 형성한다.
본 발명의 과제는, 캡슐화된 다이아몬드 입자 기술을 연속 드릴 링에 적용하는 것, 그리고 이와 같이 제조된 드릴 링으로 달성할 수 있는 가공 품질을, 통계적으로 분포된 다이아몬드 입자를 가진 드릴 링에 비해, 높이는 것이다.
상기 과제는, 전술한 코어 드릴 비트용 드릴 링에 있어서 본 발명에 따라 독립 청구항 제 1 항의 특징들에 의해 해결되며 드릴 링을 제조하기 위한 전술한 방법에 있어서 독립 청구항 제 9 항의 특징들에 의해 해결된다. 다른 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 제시된다.
본 발명에 따라 드릴 링에서, 링 섹션들이 측면 에지에서 서로 연결되는 것이 제공된다. 드릴 링은 적어도 2개의 링 섹션으로 구성되고, 상기 링 섹션들은 소결된 분말 혼합물과 다이아몬드 입자로 이루어진다. 이 경우 드릴 링은 연속 드릴 링으로서 형성되는 것이 아니라, 측면 에지에서 서로 연결되는 2개 이상의 링 섹션들로 구성된다.
바람직한 변형예에서 드릴 링은 n ≥ 1인, n 개의 제 1 링 섹션과 n 개의 제 2 링 섹션을 포함하고, 이 경우 제 1 링 섹션 및 제 2 링 섹션은 드릴 링의 원주 방향을 따라 교대로 차례로 배치된다. 제 1 링 섹션 및 제 2 링 섹션으로 이루어진 드릴 링의 구조는 가공할 상이한 지반들에 대한 조정을 가능하게 한다. 보강 콘크리트 재료라고도 하는 매립된 보강 철을 포함하는 콘크리트 재료에서, 코어 드릴링 시, 드릴 링은 예컨대 콘크리트 및 보강 철 형태의 상이한 지반들에 접촉한다.
특히 바람직하게 제 1 링 섹션은 소결된 제 1 분말 혼합물과 제 1 다이아몬드 입자로 형성되고, 제 2 링 섹션은 소결된 제 2 분말 혼합물과 제 2 다이아몬드 입자로 형성된다. 제 1 링 섹션의 특성은 제 1 지반, 예를 들어 콘크리트에 맞게 조정될 수 있고, 제 2 링 섹션의 특성은 제 2 지반, 예를 들어 보강 철에 맞게 조정될 수 있다. 링 섹션들의 특성은 분말 혼합물과 다이아몬드 입자에 의해 설정될 수 있다. 다이아몬드 입자에서 평균 다이아몬드 직경, 다이아몬드 분포 및 다이아몬드 입자들의 개수는 변경될 수 있다.
특히 바람직하게 제 1 링 섹션들의 제 1 분말 혼합물과 제 2 링 섹션들의 제 2 분말 혼합물은 동일하다. 특히 바람직하게 제 1 링 섹션들의 제 1 다이아몬드 입자와 제 2 링 섹션들의 제 2 다이아몬드 입자는 동일한 다이아몬드 분포와 동일한 평균 다이아몬드 직경을 갖는다. 제 1 링 섹션 및 제 2 링 섹션에 동일한 분말 혼합물 및 동일한 다이아몬드 입자를 사용함으로써 드릴 링의 제조 시 장치 비용이 감소할 수 있고, 하나의 분말 혼합물 및 한 종류의 다이아몬드 입자만을 필요로 한다.
바람직한 실시예에서 링 섹션들 사이에 적어도 하나의 워터 슬롯이 제공된다. 드릴 링으로 가공하는 동안 냉각액이 가공 위치로 운반되어야 한다. 냉각액은 워터 슬롯을 통해 가공 위치로 유동하고, 드릴 링의 충분한 냉각을 제공한다.
특히 바람직하게 적어도 하나의 워터 슬롯은 드릴 링의 전체 높이의 1/3 내지 5/6의 높이에 걸쳐 연장된다. 생크에 용접되는 드릴 링에서 연결 영역은 다이아몬드를 포함하지 않도록 형성되고, 가공을 위해 적합하지 않다. 지반의 가공을 위해 다이아몬드 입자를 포함하는 매트릭스 존이 적합하고, 상기 매트릭스 존은 드릴 링의 전체 높이의 약 5/6이다.
특히 바람직하게 적어도 하나의 워터 슬롯의 높이는 드릴 링의 전체 높이의 2/3으로 설정된다. 전체 높이의 2/3의 비율을 차지할 때 최종 드릴 링의 충분한 강도가 보장될 수 있다. 드릴 링으로 가공하는 동안 냉각액이 가공 위치로 운반되어야 하고, 따라서 드릴 링 내의 워터 슬롯들은 가급적 길게 형성된다.
특히 바람직하게 링 섹션들은 하나 이상의 보어를 갖고, 상기 보어들은 드릴 링의 내부면과 외부면을 연결한다. 이 경우 보어는 특히 바람직하게 적어도 부분적으로 적어도 하나의 워터 슬롯 아래에 배치된다. 적어도 하나의 워터 슬롯이 마모되면, 추가 보어들이 드릴 링의 충분한 냉각을 보장한다.
연속 드릴 링을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 하기 단계들을 포함한다.
- 캡슐화된 다이아몬드 입자로 적어도 2개의 압분체를 형성하는 단계로서, 다이아몬드 입자는 분말 혼합물에 의해 커버(cover)되는 단계.
- 압분체들이 압력의 작용 하에 성형되어 링 섹션들을 형성하는 단계.
- 링 섹션들이 링형으로 결합되고 온도의 작용 하에 소결되어 연속 드릴 링을 형성하는 단계.
본 발명에 따른 방법은 상이한 기술들을 이용하는 3개의 방법 단계들을 포함한다. 드릴 링은 본 발명에 따른 방법에서 연속 드릴 링으로서 형성되는 것이 아니라, 소결에 의해 연결되는 2개 이상의 링 섹션들로 구성된다.
제 1 방법 단계에서, 캡슐화된 다이아몬드 입자로 다수의 압분체가 형성되고, 이 경우 다이아몬드 입자는 분말 혼합물에 의해 커버되고, 캡슐화된 다이아몬드 입자를 형성한다. "분말 혼합물"이란 미립자 분말 혼합물과 입상 분말 혼합물을 말한다. 분말 혼합물로서, 철 분말, 코발트 분말 및/또는 청동 분말이 사용될 수 있고, 예를 들어 텅스텐 카바이드와 같은 첨가물의 첨가는 드릴 링의 특성들(마모 저항, 수명, 커팅 성능)에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 분말 혼합물의 조성은 소결 온도에 영향을 미친다. "다이아몬드 입자"란 개별 다이아몬드 입자 및 코팅된 다이아몬드 입자를 말한다.
압분체는 다각형 베이스 면을 가진 수직 각기둥의 기하학적 형상을 갖는다. 각기둥 형상의 압분체들은, 제 2 방법 단계에서, 압력의 작용 하에 성형되어 링 섹션들을 형성한다. 압분체의 성형은 분말 혼합물의 용융 온도보다 낮은 온도에서 이루어진다. 제 3 방법 단계에서, 링 섹션들이 링형으로 결합되고, 온도의 작용 하에 소결되어 연속 드릴 링을 형성한다. 링 섹션들의 소결 시 한편으로 개별 링 섹션들의 압축이 이루어지고, 다른 한편으로 인접한 링 섹션들 사이의 연결이 이루어진다.
성형 방법으로서 냉간 압착, 열간 압착 및 유사한 방법들이 적합하다. 냉간 압착 시 압분체는 높은 압력 하에서 미리 정해진 형상으로 변경된다. 냉간 압착 시 재료는 가열되지만, 재결정이 나타나지 않는 온도 범위 내에서 성형이 이루어진다. 재료는 변형되고, 이 경우 강도는 현저하게 감소하지 않는다. 낙하 단조라도 하는 열간 압착 시 압분체는 높은 압력 및 열의 추가 하에 최종 형상으로 변경된다. 단조 부품은 형상 외에 그 물질 구조도 변경되고, 즉 더 강성이 되고, 이로 인해 더 밀집된 구조와 균일한 표면이 얻어진다.
소결은, 개별 분말 입자들의 결합에 의해 강도를 높이기 위해, 분말 또는 압분체(압착된 분말)가 용융 온도보다 낮은 온도에서 가열되는 재료들의 제조를 위한 방법이다. 소결 과정은 3개의 단계로 진행되고, 상기 단계들에서 압분체의 기공도 및 체적은 현저히 감소한다. 소결의 제 1 단계에서 압분체의 압축만이 이루어지는 한편, 제 2 단계에서 개방 기공도는 현저히 감소한다. 소결 바디의 강도는, 제 3 단계에서 형성된 소결 화합물(분말 입자들 사이의 용융물)에 기초하고, 상기 소결 화합물은 2개의 분말 입자 사이의 표면 확산에 의해 발생한다. 열간 압착은 온도 외에 외부 압력도 적용되는 특수한 소결 방법이다.
바람직한 변형예에서 드릴 링은, 성형되어 제 1 링 섹션들을 형성하는, n≥1인, n 개의 제 1 압분체 및 성형되어 제 2 링 섹션들을 형성하는 n 개의 제 2 압분체로 형성되고, 이 경우 제 1 링 섹션 및 제 2 링 섹션은 드릴 링의 원주 방향을 따라 교대로 차례로 배치된다. 제 1 압분체 및 제 2 압분체로 드릴 링을 제조하는 것은 가공할 상이한 대상들, 예를 들어 콘크리트 및 보강 콘크리트 재료 내의 보강 철에 대한 드릴 링의 조정을 가능하게 한다.
특히 바람직하게 제 1 압분체는 제 1 분말 혼합물과 제 1 다이아몬드 입자를 포함하는 캡슐화된 제 1 다이아몬드 입자로 제조되고, 제 2 압분체는 제 2 분말 혼합물과 제 2 다이아몬드 입자를 포함하는 캡슐화된 제 2 다이아몬드 입자로 제조된다. 가공할 지반에 대한 드릴 링의 조정은 분말 혼합물의 선택 및 다이아몬드 입자의 선택에 의해 이루어질 수 있다. 분말 혼합물에서 재료들의 조성은 변경될 수 있다. 다이아몬드 입자들에서 평균 다이아몬드 직경, 다이아몬드 분포 및 다이아몬드 입자들의 개수는 변경될 수 있다.
대안 변형예에서 드릴 링은 n ≥ 2개의 동일한 압분체로 형성되고, 이 경우 압분체들은 성형되어 링 섹션들을 형성하고, 드릴 링의 원주 방향을 따라 차례로 배치된다. 동일한 압분체들의 사용에 의해 압분체의 구조에서 장치 비용이 감소될 수 있고, 하나의 분말 혼합물 및 한 종류의 다이아몬드 입자만을 필요로 하게 된다.
압분체들은 다각형 베이스 면을 가진 수직 각기둥의 기하학적 형상을 갖는다. 다각형 베이스 면으로서 사각형 베이스 면, 오각형 베이스 면 및 육각형 베이스 면이 적합하다.
제 1 변형예에서 압분체들은 사각형 베이스 면으로 형성된다. 사각형 베이스 면은, 다수의 링 섹션들로 드릴 링을 제조하기 위한 가장 간단한 기하학적 형상이다. 링 섹션들은 측면 에지에서 인접한 링 섹션들에 연결된다.
제 2 변형예에서 압분체들은 오각형 베이스 면으로 형성되고, 이 경우 베이스 면들은 직사각형과 2개의 직각인 내각을 갖는 사다리꼴을 포함한다. 비스듬한 사다리꼴 빗변의 영역에는 소결 시 인접한 링 섹션들에 의해 워터 슬롯이 형성된다. 이러한 오각형 베이스 면에 의해 n ≥ 1인, 2n 개의 링 섹션을 포함하는 드릴 링에 n 개의 워터 슬롯이 형성된다.
제 3 변형예에서 압분체들은 육각형 베이스 면으로 형성되고, 이 경우 베이스 면은 직사각형과 등변 사다리꼴을 포함한다. 비스듬한 사다리꼴 빗변의 영역에는 소결 시 인접한 링 섹션들에 의해 워터 슬롯이 형성된다. 이러한 육각형 베이스 면에 의해 n ≥ 2인, n 개의 링 섹션을 포함하는 드릴 링에 n 개의 워터 슬롯이 형성된다.
바람직한 개선예에서 링 섹션들은 소결 시 온도 및 압력의 작용을 겪는다. 온도 및 압력의 작용에 의한 소결 방법, 예를 들어 열간 압착 시 소결은 자유 소결(free sintering)처럼 압력의 작용이 없는 소결 방법에서보다 신속하게 그리고 낮은 온도에서 진행된다. 600℃에서 이미 열에 의한 다이아몬드 손상이 나타나기 때문에, 더 낮은 소결 온도가 품질에 바람직할 수 있다.
특히 바람직하게 링 섹션들은 소결 시 압력의 작용에 의해 추가로 외부 성형 처리된다. 다양한 지반들의 가공을 위해 특수한 루프 형태가 적합한 것으로 입증되었다. 이러한 루프 형태는 소결 시 압력의 작용에 의해 형성될 수 있다.
계속해서 본 발명의 실시예들이 도면을 참고로 설명된다. 상기 도면은 실시예들을 반드시 일정한 비율로 도시하지는 않고, 오히려 설명을 위해 이용되는 도면은 개략적으로 및/또는 약간 왜곡된 형태로 구현된다. 도면에서 직접 파악할 수 있는 교리의 보완과 관련해서 관련 선행기술이 참조된다. 또한, 본 발명의 보편적인 사상을 벗어나지 않으면서, 실시예의 형상 및 세부사항에 관한 다양한 변형 및 변경이 실행될 수 있다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 공개된 본 발명의 특징들은 개별적으로 그리고 임의의 조합으로도 본 발명의 개선을 위해 중요할 수 있다. 또한 상세한 설명, 도면 및/또는 청구범위에 공개된 적어도 2개의 특징의 모든 조합은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명의 보편적인 사상은 이하에 도시되어 설명된 바람직한 실시예들의 정확한 형상 또는 세부사항에 제한되지 않거나 또는 청구범위에 청구된 대상들과 비교해서 한정될 대상으로 제한되지 않는다. 주어진 치수 범위들에서 언급된 한계 내의 값들도 한계값으로서 공개되어 임의로 사용 가능하며, 청구될 수 있다. 명료함을 위해 이하에서는 동일하거나 유사한 부분들 또는 동일하거나 유사한 기능을 갖는 부분들에 동일한 도면부호가 사용된다.
도 1은 드릴 링, 실린더형 생크 및 수용 섹션으로 이루어진 코어 드릴 비트를 도시한 도면.
도 2는 4개의 링 섹션과 링 섹션들 사이의 4개의 워터 슬롯을 포함하는 본 발명에 따른 드릴 링을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3d는 육각형 베이스 면을 가진 제 1 압분체 및 제 2 압분체를 이용한 도 2의 드릴 링의 제조를 도시한 도면(도 3a)으로서, 압분체들은 성형되어 제 1 링 섹션 및 제 2 링 섹션을 형성하고(도 3b), 링 섹션들은 교대로 차례로 배치되고(도 3c), 상기 링 섹션들은 소결되어 연속 드릴 링을 형성하는(도 3d) 것을 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4c는 사각형 베이스 면(도 4a), 오각형 베이스 면(도 4b) 및 육각형 베이스 면(도 4c)을 가진 압분체들을 도시한 도면.
도 2는 4개의 링 섹션과 링 섹션들 사이의 4개의 워터 슬롯을 포함하는 본 발명에 따른 드릴 링을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3d는 육각형 베이스 면을 가진 제 1 압분체 및 제 2 압분체를 이용한 도 2의 드릴 링의 제조를 도시한 도면(도 3a)으로서, 압분체들은 성형되어 제 1 링 섹션 및 제 2 링 섹션을 형성하고(도 3b), 링 섹션들은 교대로 차례로 배치되고(도 3c), 상기 링 섹션들은 소결되어 연속 드릴 링을 형성하는(도 3d) 것을 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4c는 사각형 베이스 면(도 4a), 오각형 베이스 면(도 4b) 및 육각형 베이스 면(도 4c)을 가진 압분체들을 도시한 도면.
도 1은 드릴 링(11), 실린더형 생크(12), 및 삽입 단부(14)를 가진 수용 섹션(13)을 포함하는 코어 드릴 비트(10)를 도시한다. 코어 드릴 비트(10)는 삽입 단부(14)에 의해 코어 드릴 장치의 공구 수용부 내에 고정되고, 코어 드릴 장치의 작동 시 회전축(16)을 중심으로 회전 방향(15)으로 구동되며, 상기 회전축(16)은 코어 드릴 비트(10)의 실린더축에 대해 동축으로 연장된다.
드릴 링(11)은 생크(12)에 용접, 납땜, 나사 결합되거나 또는 다른 적절한 고정 방식으로 생크(12)에 고정된다. 드릴 링(11)을 생크(12)에 용접할 수 있도록 하기 위해, 드릴 링(11)과 생크(12) 사이의 연결 영역은 용접 가능한 재료로 형성될 수 있고, 다이아몬드 입자는 용접될 수 없기 때문에, 다이아몬드 입자를 포함해서는 안 된다.
도 2는 4개의 링 섹션으로 구성된 본 발명에 따른 드릴 링(21)의 제 1 실시예를 도시한다. 링 섹션들은 2개의 제 1 링 섹션(22.1, 22.2)과 2개의 제 2 링 섹션(23.1, 23.2)으로 세분되고, 상기 링 섹션들은 드릴 링(21)의 원주 방향을 따라 교대로 차례로 배치된다. 제 1 링 섹션들(22.1, 22.2)은 제 1 분말 혼합물(24)과 제 1 다이아몬드 입자(25)로 이루어지고, 제 2 링 섹션들(23.1, 23.2)은 제 2 분말 혼합물(26)과 제 2 다이아몬드 입자(27)로 이루어진다.
링 섹션들(22.1, 23.1, 22.2, 23.2) 사이에 4개의 워터 슬롯(28.1, 28.2, 28.3, 28.4)이 형성되고, 상기 워터 슬롯을 통해 냉각액이 가공 위치로 운반된다. 워터 슬롯들(28.1, 28.2, 28.3, 28.4)은 드릴 링(21)의 전체 높이의 대략 2/3의 높이에 걸쳐 연장된다. 워터 슬롯(28.1, 28.2, 28.3, 28.4)이 마모된 경우에도, 드릴 링(21)의 기능을 보장하기 위해, 드릴 링(21)은 추가로 2개의 보어(29.1, 29.2)를 갖고, 상기 보어를 통해 냉각액이 가공 위치로 운반된다.
도 3a 내지 도 3d는 2개의 제 1 압분체(31)와 2개의 제 2 압분체(32)로 도 2의 드릴 링(21)을 제조하는 것을 도시하고(도 3a), 상기 압분체들은 성형되어 제 1 링 섹션(22.1, 22.2) 및 제 2 링 섹션(23.1, 23.2)을 형성한다(도 3b). 링 섹션들은 드릴 링(21)의 원주 방향을 따라 교대로 차례로 배치되고(도 3c), 온도 및 압력의 작용 하에 소결되어 연속 드릴 링을 형성한다(도 3d).
도 3a는 제 1 분말 혼합물(24)과 제 1 다이아몬드 입자(25)로 형성된 제 1 압분체(31) 및 제 2 분말 혼합물(26)과 제 2 다이아몬드 입자(27)로 형성된 제 2 압분체(32)를 도시한다. 제 1 다이아몬드 입자(25)는 제 1 분말 혼합물(24)에 의해 커버(cover)되고, 캡슐화된 제 1 다이아몬드 입자(33)를 형성하며, 제 2 다이아몬드 입자(27)는 제 2 분말 혼합물(26)에 의해 커버되고, 캡슐화된 제 2 다이아몬드 입자(34)를 형성한다. 압분체(31, 32)의 베이스 면은 육각형으로 형성되고, 직사각형(35) 및 인접하는 등변 사다리꼴(36)로 이루어진다. 사다리꼴 빗변의 영역에는 추가 압력의 작용에 의한 소결 시 워터 슬롯(28.1, 28.2, 28.3, 28.4)이 형성되고, 상기 워터 슬롯을 통해 냉각액이 가공 위치로 운반된다.
도 3b는 압력의 작용 하에 도 3a의 제 1 압분체(31)로부터 형성된 제 1 링 섹션(22) 및 압력의 작용 하에 도 3a의 제 2 압분체(32)로부터 형성된 제 2 링 섹션(23)을 도시한다. 링 섹션들(22, 23)의 내부면(37)은 오목한 곡률을 갖고, 외부에 위치한 외부면(38)은 볼록한 곡률을 갖는다.
제 1 링 섹션(22)은 제 1 측면 에지(41) 및 제 2 측면 에지(42)를 갖고, 상기 측면 에지들은 소결 시 제 2 링 섹션(23)의 제 1 측면 에지(43) 및 제 2 측면 에지(44)에 연결된다. 이 경우 제 1 링 섹션(22)의 제 1 측면 에지(41)는 제 2 링 섹션(23)의 제 2 측면 에지(44)에 연결되고, 제 1 링 섹션(22)의 제 2 측면 에지(42)는 제 2 링 섹션(23)의 제 1 측면 에지(43)에 연결된다. 2개의, 제 1 링 섹션(22.1, 22.2) 및 제 2 링 섹션(23.1, 23.2)을 포함하는 드릴 링(21)의 경우 인접한 링 섹션들의 각각의 제 1 측면 에지와 제 2 측면 에지가 서로 연결된다.
도 3c는 제 1 링 섹션(22.1, 22.2) 및 제 2 링 섹션들(23.1, 23.2)을 도시하고, 상기 링 섹션들은 드릴 링(21)의 원주 방향을 따라 차례로 배치되고, 측면 에지들(41, 42, 43, 44)에 의해 서로 인접한다. 링 섹션들(22.1, 23.1, 22.2, 23.2)은 연속 드릴 링을 형성하고, 도 3c에 도시된 배치에서 열간 압착으로 계속해서 가공된다.
도 3d는 열간 압착 후의 드릴 링을 도시한다. 열간 압착 시 링 섹션들(22.1, 23.1, 22.2, 23.2)은 온도 및 압력의 작용을 겪는다. 온도의 작용으로 인해, 링 섹션들에서 분말 혼합물(24, 26)이 소결되고, 링 섹션들(22.1, 23.1, 22.2, 23.2)은 측면 에지(41, 42, 43, 44)에서 서로 연결된다. 축방향으로 압력의 작용에 의해 링 섹션들의 압축을 야기하는 링 섹션들의 압착이 이루어진다. 열간 압착은 드릴 링(21)의 최종 형상을 결정하는 다이(die)에서 이루어진다.
드릴 링은 본 발명에 따른 방법에서 다수의 압분체로 형성되고, 상기 압분체들은 성형되어 링 섹션을 형성하고, 소결되어 연속 드릴 링을 형성한다. 압분체의 기하학적 형상으로서 다각형 베이스 면이 적합하다. 도 4a 내지 도 4c는 사각형 베이스 면(도 4a)을 가진 압분체(51), 오각형 베이스 면(도 4b)을 가진 압분체(52) 및 육각형 베이스 면(도 4c)을 가진 압분체(53)를 도시한다.
압분체(51)의 사각형 베이스 면(54)은, 다수의 링 섹션들로 드릴 링을 제조하기 위한 가장 간단한 기하학적 형상이다. 도 4a의 실시예에서, 연속 드릴 링을 제조하기 위해, 3개의 동일한 압분체(51.1, 51.2, 51.3)가 사용된다.
압분체(52)의 오각형 베이스 면은 직사각형(55) 및 2개의 직각인 내각을 갖는 사다리꼴(56)로 세분된다. 비스듬한 사다리꼴 빗변의 영역에서는 소결 시 인접한 링 섹션들에 의해 워터 슬롯(57)이 형성된다. 이러한 오각형 베이스 면에 의해 n ≥ 1인, 2n 개의 링 섹션들을 포함하는 드릴 링에 n 개의 워터 슬롯(57)이 형성된다.
압분체(53)의 육각형 베이스 면은 직사각형(58)과 등변 사다리꼴(59)로 세분된다. 비스듬한 사다리꼴 빗변의 영역에서 소결 시 인접한 링 섹션들에 의해 워터 슬롯(60)이 형성된다. 이러한 육각형 베이스 면에 의해 n ≥ 2인, n 개의 링 섹션들을 포함하는 드릴 링에 n 개의 워터 슬롯(60)이 형성된다.
Claims (17)
- 코어 드릴 비트(10)용 드릴 링(21)으로서, 적어도 2개의 링 섹션(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)을 포함하고, 상기 링 섹션들은 소결된 분말 혼합물(24, 26)과 다이아몬드 입자(25, 27)로 형성되는 것인 드릴 링(21)에 있어서,
상기 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)은 측면 에지(41, 42, 43, 44)에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 드릴 링. - 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 링(21)은, n ≥ 1인, n 개의 제 1 링 섹션(22.1, 22.2)과 n 개의 제 2 링 섹션(23.1, 23.2)을 포함하고, 상기 제 1 링 섹션(22.1, 22.2) 및 제 2 링 섹션(23.1, 23.2)은 상기 드릴 링(21)의 원주 방향을 따라 교대로 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 드릴 링.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 링 섹션들(22.1, 22.2)은 소결된 제 1 분말 혼합물(24)과 제 1 다이아몬드 입자(25)로 형성되고, 상기 제 2 링 섹션들(23.1, 23.2)은 소결된 제 2 분말 혼합물(26)과 제 2 다이아몬드 입자(27)로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 링.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 링 섹션들(22.1, 22.2)의 상기 제 1 분말 혼합물(24)과 상기 제 2 링 섹션들(23.1, 23.2)의 상기 제 2 분말 혼합물(26)은 동일한 것을 특징으로 하는 드릴 링.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 링 섹션들(22.1, 22.2)의 상기 제 1 다이아몬드 입자(25)와 상기 제 2 링 섹션들(23.1, 23.2)의 상기 제 2 다이아몬드 입자(27)는 동일한 다이아몬드 분포 및 동일한 평균 다이아몬드 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 드릴 링.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2) 사이에 적어도 하나의 워터 슬롯(28.1, 28.2, 28.3, 28.4)이 제공되는 것을 특징으로 하는 드릴 링.
- 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 워터 슬롯(28.1, 28.2, 28.3, 28.4)은 상기 드릴 링(21)의 전체 높이의 1/3 내지 5/6의 높이에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 드릴 링.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 링 섹션들(23.1, 23.2)은 하나 이상의 보어(29.1, 29.2)를 갖고, 상기 보어들은 상기 드릴 링(21)의 내부면(37)과 외부면(38)을 연결하는 것을 특징으로 하는 드릴 링.
- 코어 드릴 비트(10)용 드릴 링(21)을 제조하기 위한 방법으로서, 이하의 단계들, 즉
- 캡슐화된 다이아몬드 입자(33, 34)로 적어도 2개의 압분체(31, 32)를 형성하는 단계로서, 다이아몬드 입자(25, 27)는 분말 혼합물(24, 26)에 의해 커버(cover)되는 것인 단계,
- 상기 압분체들(31, 32)이 압력의 작용 하에 성형되어 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)을 형성하는 단계, 및
- 상기 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)이 링형으로 결합되고 온도의 작용 하에 소결되어 연속 드릴 링을 형성하는 단계
를 포함하는 방법. - 제 9 항에 있어서, 상기 드릴 링(21)은, 성형되어 제 1 링 섹션(22.1, 22.2)을 형성하는, n ≥ 1인, n 개의 제 1 압분체(31) 및 성형되어 제 2 링 섹션(23.1, 23.2)을 형성하는 n 개의 제 2 압분체(32)로 형성되고, 상기 제 1 링 섹션(22.1, 22.2) 및 제 2 링 섹션(23.1, 23.2)은 상기 드릴 링(21)의 원주 방향을 따라 교대로 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 압분체(31)는 제 1 분말 혼합물(24)과 제 1 다이아몬드 입자(25)를 포함하는 캡슐화된 제 1 다이아몬드 입자(33)로 제조되고, 상기 제 2 압분체(32)는 제 2 분말 혼합물(26)과 제 2 다이아몬드 입자(27)를 포함하는 캡슐화된 제 2 다이아몬드 입자(34)로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 드릴 링은, n ≥ 2개의 동일한 압분체(51, 52, 53)로 형성되고, 상기 압분체들은 성형되어 링 섹션을 형성하고, 드릴 링의 원주 방향을 따라 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 압분체(51)는 사각형 베이스 면(54)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 압분체(52)는 오각형 베이스 면으로 형성되고, 상기 베이스 면은 직사각형(55)과 2개의 직각인 내각을 갖는 사다리꼴(56)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 압분체(53)는 육각형 베이스 면으로 형성되고, 상기 베이스 면은 직사각형(58)과 등변 사다리꼴(59)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)은 소결 시 온도 및 압력의 작용을 겪는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 링 섹션들(22.1, 22.2, 23.1, 23.2)은 소결 시 압력의 작용에 의해 추가로 외부 성형 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
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