KR20170129943A - Drill bit cutter and cutter assembly - Google Patents
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Abstract
드릴 비트용 커터는 기재를 적어도 부분적으로 관통하는 구멍을 획정하는 기재를 포함한다. 다이아몬드 테이블은 기재 및 다이아몬드 테이블이 표준 온도 및 압력(STP)에 있을 때 0.001 내지 0.010 인치의 범위인 갭이 돌출부와 기재 사이에 획정되도록, 구멍 내에 수용되는 상기 돌출부를 포함한다. 납땜 합금은 다이아몬드 테이블과 기재 사이의 계면에서 기재에 다이아몬드 테이블을 결합시킨다. 납땜 합금의 적어도 일부분은 다이아몬드 상의 돌출부와 기재에 있는 구멍 사이에서 압축 상태로 갭에 배치된다.The cutter for a drill bit includes a substrate defining an aperture at least partially through the substrate. The diamond table includes the protrusions received within the bore such that the gap between the substrate and the diamond table in the range of 0.001 to 0.010 inches when the diamond table is at standard temperature and pressure (STP) is defined between the protrusion and the substrate. The braze alloy couples the diamond table to the substrate at the interface between the diamond table and the substrate. At least a portion of the braze alloy is placed in the gap in a compressed state between the projection on the diamond and the hole in the substrate.
Description
석유 및 가스 산업을 위한 유정 보어(wellbore)는 통상적으로 로터리 시추(rotary drilling)의 공정에 의해 시추된다. 종래의 로터리 시추에서, 드릴 비트는, 시추 동안 현장에서 배관 세그먼트(tubing segment)를 점진적으로 추가하는 것에 의해 필요한 깊이에 도달하도록 길어질 수 있는 드릴 스트링(drill string)의 단부에 장착된다. 유정 보어의 표면에서, 시추 유체(drilling fluid)가 드릴 스트링을 통해 펌핑되는 동안, 회전 테이블 또는 상부 구동부는 땅속으로 점진적으로 침투하도록 구멍의 하부에 배열된 드릴 비트를 포함하는 드릴 스트링을 회전시킨다. 다른 시추 구성에서, 드릴 비트는 드릴 비트에 인접한 드릴 스트링에 배열된 머드 모터(mud motor)를 사용하여 회전되고, 순환하는 시추 유체를 사용하여 나아갈 수 있다.Wellbore for the oil and gas industry is typically drilled by a process of rotary drilling. In conventional rotary drilling, the drill bit is mounted at the end of a drill string that can be lengthened to reach the required depth by incrementally adding tubing segments in situ during drilling. At the surface of the wellbore, while the drilling fluid is pumped through the drill string, the turntable or top drive rotates the drill string including drill bits arranged at the bottom of the hole to progressively penetrate into the ground. In other drilling configurations, the drill bit may be rotated using a mud motor arranged in a drill string adjacent to the drill bit and advanced using a circulating drilling fluid.
유정 보어를 시추하도록 사용되는 드릴 비트의 하나의 통상적인 형태는 "고정 커터" 또는 "드래그(drag)" 드릴 비트이다. 고정 커터 드릴 비트는 일반적으로 고강도 및/또는 고 인성 재료로 형성된 비트 본체와, 비트 본체 주위의 고정된 위치에 부착된 복수의 커터를 포함한다. 고정 커터 드릴 비트의 커터는 때때로 초경합금(예를 들어, 탄화 텅스텐)으로 만들어진 기재(substrate) 또는 지지 스터드(support stud), 및 다양한 초경질 재료로 만들어질 수 있는 절삭 표면층 또는 "다이아몬드 테이블"을 포함한다. 통상적으로 이용되는 하나의 초경질 재료는 다결정 다이아몬드이며, 다결정 다이아몬드를 사용한 커터는 통상적으로 다결정 다이아몬드 콤팩트(polycrystalline diamond compact: "PDC") 커터로서 지칭된다. One common form of drill bit used to drill a well bore is a "fixed cutter" or "drag" drill bit. The fixed cutter drill bit generally comprises a bit body formed of a high strength and / or tough material and a plurality of cutters attached at a fixed location around the bit body. The cutter of the fixed cutter drill bit sometimes includes a substrate or support stud made of a hard metal (e.g., tungsten carbide), and a cutting surface layer or "diamond table" do. One ultra hard material commonly used is a polycrystalline diamond, and a cutter using polycrystalline diamond is commonly referred to as a polycrystalline diamond compact ("PDC") cutter.
통상적으로, 다이아몬드 테이블은 단일의 고온, 고압(HTHP) 프레스 사이클로 동시에 형성되고 기재에 결합된다. 다이아몬드 테이블을 기재에 고정시키기 위한 다양한 다른 방법이 또한 연구되고 있으며, 이에 의해, 다이아몬드 테이블은 제1 HTHP 사이클로 형성될 수 있으며, 다이아몬드 테이블을 침출하는 것과 같은 선택적 후처리 단계들은 침출된(leached) 다이아몬드 테이블을 기재에 부착 또는 재부착하기 전에 수행될 수 있다. 이러한 다른 부착 방법은, 예를 들어, 후속 프레스 사이클에서 다이아몬드 테이블을 기재에 결합시키거나, 활성 금속 납땜 합금(active metal braze alloy)으로 다이아몬드 테이블을 기재에 납땜하는 것을 포함할 수 있다.Typically, the diamond table is formed simultaneously with a single high temperature, high pressure (HTHP) press cycle and bonded to the substrate. Various other methods for securing the diamond table to the substrate have also been investigated, whereby the diamond table can be formed with a first HTHP cycle, and optional post-treatment steps such as leaching the diamond table, Before the table is attached or reattached to the substrate. Such other attachment methods may include, for example, bonding the diamond table to the substrate in a subsequent press cycle, or soldering the diamond table to the substrate with an active metal braze alloy.
하기의 도면들은 본 발명의 특정 양태를 예시하도록 포함되며, 배타적인 실시형태들로서 간주되지 않아야 한다. 개시된 요지는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 형태 및 기능에서 상당한 수정, 변경, 조합, 및 등가물을 고려할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 원리를 이용할 수 있는 예시적인 고정 커터 드릴 비트의 개략 사시도.
도 1b는 도 1a의 드릴 비트와 함께 사용될 수 있는 예시적인 커터의 개략도.
도 2a 및 도 2b는 각각 예시적인 커터의 조립 및 분해 측단면도.
도 2c는 도 2a 및 도 2b의 다이아몬드 테이블의 다른 실시형태의 사시도.
도 3a 및 도 3b는 도 2a 및 도 2b의 커터의 측단면도.
도 4는 커터 조립체의 분해 측단면도.
도 5는 다른 커터 조립체의 분해 측단면도.The following drawings are included to illustrate certain aspects of the invention and are not to be considered as exclusive embodiments. The disclosed subject matter may take into account significant modifications, changes, combinations, and equivalents in form and function without departing from the scope of the present invention.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a schematic perspective view of an exemplary fixed cutter drill bit that may utilize the principles of the present invention. FIG.
1B is a schematic view of an exemplary cutter that may be used with the drill bit of FIG. 1A;
Figures 2a and 2b are assembly and exploded side cross-sectional views, respectively, of an exemplary cutter.
2C is a perspective view of another embodiment of the diamond table of FIGS. 2A and 2B. FIG.
Figures 3a and 3b are side cross-sectional views of the cutter of Figures 2a and 2b;
4 is an exploded side cross-sectional view of the cutter assembly;
5 is an exploded side cross-sectional view of another cutter assembly.
본 발명은 석유 및 가스 산업에서 사용되는 다운홀 툴(downhole tools)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 드릴 비트 커터 및 커터 조립체를 제조하고 장착하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시형태는 다이아몬드 테이블을 드릴 비트 커터의 기재에 부착하는 방법을 포함한다.The present invention relates to downhole tools used in the oil and gas industry, and more particularly to a method of manufacturing and mounting a drill bit cutter and cutter assembly. Embodiments of the invention include a method of attaching a diamond table to a substrate of a drill bit cutter.
설명된 일부 예의 실시형태에서, 다이아몬드 테이블은 기재에 획정된(defined) 구멍 내에 수용되도록 다이아몬드 테이블의 하부면으로부터 연장되는 돌출부를 획정하며, 여기에서, 구멍과 돌출부는 의도적으로 형성된 갭이 형성된다. 이러한 갭은 다이아몬드와 기재가 모두 거의 실온으로 있을 때, 예를 들어 0.001 내지 0.010 인치일 수 있다. 돌출부는 구멍 내로 납땜될 수 있으며, 의도적인 갭은 납땜 합금에 의해 점유된다. 구멍 및 돌출부의 치수는, 기재를 실온으로 다시 냉각할 시에 납땜 합금이 압축 상태에 있도록, 납땜에 의해 유도된 가열 동안 구멍이 팽창하는 것을 가능하게 하도록 기재 및/또는 다이아몬드 테이블의 열팽창 계수의 관점에서 선택된다. 이러한 것은 드릴 비트 커터의 열-기계적 무결성을 개선하는데 유익하며, 내마모성을 개선하고, 기재와 다이아몬드 테이블 사이의 접합에서의 실패를 최소화할 수 있다.In some illustrative embodiments described, the diamond table defines protrusions extending from a lower surface of the diamond table to be received in defined holes in the substrate, wherein the holes and protrusions are formed with intentionally formed gaps. This gap can be, for example, 0.001 to 0.010 inches when the diamond and substrate are both at about room temperature. The protrusion can be soldered into the hole, and the intentional gap is occupied by the braze alloy. The dimensions of the holes and protrusions can be adjusted in terms of the coefficient of thermal expansion of the substrate and / or the diamond table so as to enable the bores to expand during brazed heating so that the braze alloy is in compression when the substrate is cooled back to room temperature . This is beneficial for improving the thermal-mechanical integrity of the drill bit cutter, improving wear resistance and minimizing failure in joining between the substrate and the diamond table.
다른 실시형태에서, 의도적인 갭을 남기는 것과는 대조적으로, 돌출부는 억지 끼워맞춤을 통해 구멍 내에 고정될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 억지 끼워맞춤은 예상되는 시추 작업 온도를 견딜 수 있다. 여전히 다른 실시형태에서, 다이아몬드 테이블과 기재는 돌출부와 구멍 사이의 억지 끼워맞춤과 다이아몬드 테이블과 기재 사이의 계면(interface)의 일부분을 납땜하는 것의 조합에 의해 결합될 수 있다.In another embodiment, in contrast to leaving intentional gaps, the protrusions can be secured within the bore through interference fit. In this embodiment, the interference fit can withstand the expected drilling temperature. In still other embodiments, the diamond table and substrate may be joined by a combination of interference fit between the protrusion and the hole and soldering of a portion of the interface between the diamond table and the substrate.
도 1a는 본 발명의 원리를 이용할 수 있는 고정 커터 드릴 비트(100)의 예의 사시도이다. 드릴 비트(100)는 선단면(leading face)(106)을 가지는 반경 방향 및 길이 방향 연장 블레이드(104)를 포함하는 비트 본체(102)를 가진다. 나사 핀 연결부(108)는 드릴 스트링(미도시)에 드릴 비트(100)를 연결하기 위해 비트 본체(102)에 결합된다. 비트 본체(102)는 강 또는 탄화텅스텐과 같은 더욱 경질인 재료의 금속 매트릭스로 만들어질 수 있다. 비트 본체(102)는 비트 본체(102) 상에서의 중량의 인가(즉, 비트 상의 중량(weight-on-bit))를 통해 지하 형성물(subterranean formation) 내로 시추하도록 길이 방향 축(110)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 대응하는 정크 슬롯(junk slot)(112)은 원주 방향으로 인접한 블레이드(104)들 사이에 획정되고, 복수의 노즐 또는 포트(114)는, 드릴 비트(100)를 냉각시키고 시추 작업 동안 발생된 절삭 및 파편을 씻어내는 시추 유체를 배출하기 위해 정크 슬롯(112) 내에 획정될 수 있다.1A is a perspective view of an example of a fixed
비트 본체(102)는 커터(116)를 수용하도록 크기 설정되고 형상화된 대응 커터 포켓(118) 내에 각각 놓여진 복수의 커터(116)를 더 포함한다. 커터(116)는 침투되는 형성물에 대해 필요한 사면 경사각(backrake angle)으로 커터(116)를 위치시키도록 사전 결정된 각도 배향 및 반경 방향 위치에서 블레이드(104) 및 대응하는 커터 포켓(118)에서 유지된다. 비트 본체(102)가 회전됨에 따라서, 커터(116)들은 드릴 비트(100)에서 가정된 비트 상의 중량 및 토크의 결합된 힘에 의해 하부 암석을 통해 나아간다.The
도 1b는 대체로 원통형인 기재(120), 및 기재(120)와 다이아몬드 테이블(124) 사이의 계면(122)에서 기재(120)에 결합된 다이아몬드 테이블(124)(대안적으로 디스크로서 지칭됨)을 포함하는 도 1a의 커터(116) 중 하나의 평면도이다. 기재(120)는 강, 강 합금, 탄화 텅스텐, 초경합금, 및 이들의 임의의 유도체 및 조합물을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다양한 경질 또는 초경질 재료로 형성될 수 있다. 적합한 초경합금은 다양한 비율의 탄화티탄(TiC), 탄화탄탈(TaC), 및 탄화니오븀(NbC)을 함유할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 기재(120)는 다이아몬드 테이블(124)을 위한 장착 스터드로서 작용하도록 충분히 긴 원통형 탄화 텅스텐 "블랭크"를 포함할 수 있다.1B shows a generally
다이아몬드 테이블(124)은 다결정 다이아몬드(PCD), 다결정 입방정 질화붕소, 함침 다이아몬드, 또는 다른 초연마재와 같은 초경질 재료의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 다이아몬드 테이블(124)은 일반적으로 작업 표면(126)을 획정하거나 또는 제공하며, 작업 표면의 적어도 일부분은 형성물을 절단/약화(failing)시키기 위하여 시추 동안 형성물과 맞물린다. 도 1b에 도시된 배향에서, 다이아몬드 테이블(124)과 기재(120) 사이의 계면(122)은 기재(120)의 상부면(128)과 다이아몬드 테이블(124)의 하부면(130) 사이로 연장되고, 하부면(130)은 작업 표면(126)에 대향한다. The diamond table 124 may comprise one or more layers of super hard materials such as polycrystalline diamond (PCD), polycrystalline cubic boron nitride, impregnated diamond, or other superabrasive. The diamond table 124 typically defines or provides a
일부 실시형태에서, 다이아몬드 테이블(124)은 미립자 물질을 고온, 고압(HTHP) 프레스 사이클로 처리하는 것에 의해 형성될 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 코발트, 철, 니켈 또는 Ⅷ 족 원소(및 이들의 합금)와 같은 촉매 물질(대안적으로 당해 기술 분야에서 촉매로서 언급됨)은 다이아몬드 테이블(124)의 형성 동안 다이아몬드 입자들 사이의 결합을 촉진하도록 제공될 수 있다. 선택적으로, 다이아몬드 테이블을 형성하는데 사용된 HTHP 프레스 사이클에 이어서, 다이아몬드 테이블(124)은 기재(120)에 다이아몬드 테이블(124)을 결합시키기에 앞서, 침출 공정(leaching process)을 통하는 것과 같이 다이아몬드 테이블(124)로부터 잔류 코발트 촉매를 제거하는 것에 의해 더욱 높은 내열성 및/또는 더욱 높은 내마모성/마멸성을 위해 준비될 수 있다. 기재에 부착하기 전에 다이아몬드 테이블(124)을 침출하는 것은, 다이아몬드 테이블(124)이 이미 기재에 장착되면 얻어질 수 있는 것보다 더욱 철저한 침출을 가능하게 할 수 있으며, 이 경우에, 침출은 다이아몬드 테이블(124)과 기재(120) 사이의 계면으로부터 멀어지게 제어된 깊이까지만 행해질 수 있다. 침출은 열적으로 안정한 다결정(TSP) 다이아몬드로서 지칭될 수 있는 것을 유발할 수 있다. 따라서, 이러한 다이아몬드 테이블(124)은 대안적으로 "TSP"로서 지칭될 수 있다.In some embodiments, the diamond table 124 may be formed by treating the particulate material with a high temperature, high pressure (HTHP) press cycle. In at least one embodiment, catalytic materials such as cobalt, iron, nickel, or Group VIII elements (and alloys thereof) (alternatively referred to as catalysts in the art) are formed during the formation of the diamond table 124, To facilitate the coupling between the electrodes. Optionally, following the HTHP press cycle used to form the diamond table, the diamond table 124 may be preformed prior to joining the diamond table 124 to the
다른 실시형태에서, TSP는 단일 HTHP 프레스 사이클 동안 비-코발트 촉매로 다이아몬드를 형성하는 것에 의해 침출없이 제조될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 경질 재료 및 비-코발트 또는 카보네이트 촉매 물질(예를 들어, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨 중 하나 이상의 카보네이트)의 알갱이(grain)를 포함하는 미립자 혼합물은 승온(예를 들어, 약 2000℃보다 높은 온도) 및 승압(예를 들어, 약 7㎬보다 큰 압력)을 받을 수 있다. 이러한 HTHP 프레스 사이클은 경질 재료의 입자들 사이에 과립간 결합(inter-granular bond)의 형성을 유발할 수 있으며, 이에 의해 침출의 필요성없이 TSP 다이아몬드 재료의 상호 결합된 알갱이를 형성할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 실시형태에서, 다이아몬드 테이블(124)은 TSP 다이아몬드를 포함할 수 있지만, 일반적으로 침출 유무에 관계없이 열적으로 안정하게 된 임의의 PCD를 포함할 수 있다. 형성된 바와 같은 다이아몬드 테이블(124)은 이어서 다음에 설명되는 바와 같이 기재(120)에 결합될 수 있다.In another embodiment, the TSP can be produced without leaching by forming diamond with a non-cobalt catalyst during a single HTHP press cycle. In this embodiment, the particulate mixture comprising the hard material and the grains of the non-cobalt or carbonate catalyst material (e.g., one or more of the magnesium, calcium, strontium and barium carbonate) ≪ / RTI > higher than 2000 C) and boosting (e.g., greater than about 7 kPa). This HTHP press cycle can lead to the formation of inter-granular bonds between particles of hard material, thereby forming inter-bonded grains of TSP diamond material without the need for leaching. Thus, in at least one embodiment, the diamond table 124 may include TSP diamond, but may include any PCD that is thermally stable, generally with or without leaching. The diamond table 124 as formed can then be coupled to the
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따른 예시적인 커터(200)의 조립 및 분해 측단면도가 각각 예시된다. 커터(200)는 도 1b의 커터(116)와 동일하거나 유사할 수 있으며, 그러므로, 이를 참조하는 것으로 가장 잘 이해될 것이며, 여기에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소 또는 다시 설명되지 않는 구성 요소를 나타낸다. 도 1b의 커터(116)와 유사하게, 예를 들어, 커터(200)는 기재(120) 및 다이아몬드 테이블(124)을 포함할 수 있다.Referring now to FIGS. 2A and 2B, there are illustrated assembly and exploded side cross-sectional views, respectively, of an
도시된 바와 같이, 기재(120)는 제1 단부(202a), 및 제1 단부(202a) 반대편의 제2 단부(202b)를 제공할 수 있다. 제1 단부(202a)는 도 1b에 도시된 기재(120)의 상부면(128)과 동일하거나 유사하다. 적어도 하나의 구멍(204)은 제1 단부(202a)에서 기재(120) 내에 획정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 구멍(204)은 제1 단부(202a)와 제2 단부(202b) 사이에서 연장될 수 있지만, 다른 방법으로는 기재(120)의 전체 길이를 통해 연장될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 구멍(204)은 기재(120)의 전체 길이를 연장될 수 없다. 오히려, 기재(120)는 대안적으로 제1 단부(202a)와 제2 단부(202b) 사이의 위치에서 하부(206)(점선으로 도시)를 제공할 수 있다.As shown, the
다이아몬드 테이블(124)은 다이아몬드 테이블(124)의 하부면(130)으로부터 돌출되거나 연장되는 하나 이상의 돌출부(208)(하나만 도시됨)를 제공하고 다른 방법으로는 획정할 수 있다. 돌출부(208)는 기재(120)의 구멍(204) 내에 수용되도록 크기 설정되고 다른 방법으로는 구성될 수 있다. 단지 하나의 돌출부(208)만이 도 2a 및 도 2b 도시되었지만, 하나보다 많은 돌출부(208)가 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 도 2c에 도시된 바와 같이 다이아몬드 테이블(124)의 하부면(130)으로부터 돌출될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 각각의 돌출부(208)는 기재(120)의 제1 단부(202a)에 획정된 대응하는 개별 구멍(204) 내에 수용될 수 있다.The diamond table 124 may provide and otherwise define one or more protrusions 208 (only one shown) that protrude or extend from the
일부 실시형태에서, 돌출부(208)는 돌출부(208)의 형성을 유발하는 필요한 치수 및 기하학적 형태로 다이아몬드 테이블(124)을 레이저 절단하는 것에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 돌출부(208)는 전기 방전 가공(EDM)에 의해 필요한 치수 및 기하학적 형태로 다이아몬드 테이블(124)에 형성될 수 있다. 여전히 다른 실시형태에서, 돌출부(208)는 다른 공지된 기계 가공, 처리, 또는 성형(예를 들어, 몰딩) 방법을 통해 형성될 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 돌출부(208)는 성형 용기 내부로 요소들 및/또는 재료들을 도입하는 것에 의해 다결정 다이아몬드 소결 동안 형성될 수 있으며, 이러한 것은 HTHP 공정에 영향을 받음이 없이 요구되는 외형 또는 프로파일을 제공할 수 있다.In some embodiments, the
일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 돌출부(208)는 대체로 원형 단면을 보일 수 있으며, 구멍(204)은 대응하여 원형 단면을 보일 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 돌출부(208) 및 구멍(208)은 각각 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 타원형, 난형(ovoid), 다각형(예를 들어, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형 등), 또는 임의의 이들의 조합을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다른 단면 형상을 각각 보일 수 있다.In some embodiments, as shown, the
돌출부(208)는 다이아몬드 테이블(124)의 하부면(130)으로부터 연장되어 단부(210)에서 종료할 수 있다. 하부면(130)과 단부(210) 사이에서 연장되는 돌출부(208)의 길이 또는 높이(212)(도 2b)는 구멍(204)의 적용 및/또는 깊이에 의존하여 변할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 높이(212)는 약 0.080 인치(2.0㎜)일 수 있지만, 대안적으로 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 0.080 인치보다 크거나 작을 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 더 크거나 또는 더 높은 높이(212)를 가지는 것은 돌출부(208)의 외부면과, 다이아몬드 테이블(124)을 기재(120)에 부착하는 것을 돕도록 사용될 수 있는 구멍(204)의 내부면 사이의 증가된 양의 표면적을 제공하는데 유익하다. The
일부 실시형태에서, 돌출부(208)는 또한 다이아몬드 테이블(124)의 하부면(130)과 돌출부(208)의 측면(들) 사이에서 연장되는 천이 표면(transition surface)(214)을 제공하고 다른 방법으로는 획정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 천이 표면(214)은 반경을 포함할 수 있으며, 다른 방법으로는 곡면을 제공할 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 천이 표면(214)은 경사 또는 모따기 표면과 같은 각진 표면을 포함할 수 있다. 여전히 다른 실시형태에서, 천이 표면(214)은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 하부면(130)과 돌출부(208)의 측면(들) 사이의 직각을 포함할 수 있다. 기재(120)의 제1 단부(202a)에서 구멍(204)에 대한 개방은 천이 표면(214)의 다양한 구성을 받고 다른 방법으로는 수용하도록 구성될 수 있어서, 밀착 또는 꼭끼워맞춤(close fit)(그러나, 여전히, 선택적으로 본 명세서에서 추가로 설명된 바와 같이, 의도적인 갭 또는 의도적인 억지 끼워맞춤)이 용이하게 된다.In some embodiments, the
도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 구멍(204)은 구멍 폭(216a)을 보일 수 있고, 돌출부(208)는 돌출부 폭(216b)을 보일 수 있다. 구멍(204) 및 돌출부(208)가 원형인 실시형태에서, 상기된 바와 같이, 구멍 폭(216a) 및 돌출부 폭(216b)은 각각 구멍(204) 및 돌출부(208)에 대응하는 지름을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에 따라서, 다이아몬드 테이블(124)은 활성 납땜 합금으로 납땜하는 것에 의해 기재(120)에 결합될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 구멍(204)은 표준 온도 및 압력에서 돌출부(208)보다 적어도 약간 커서, 그 사이에 갭(218)을 제공할 수 있어서, 돌출부(208)는 구멍(204) 내에 수용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "표준 온도 및 압력"(STP)은, 대부분의 실제적인 목적을 위해, 드릴 비트 제조 환경에서의 전형적인 주위 온도(즉, 실온) 및 주위 압력 조건이 본 발명의 목적을 위하여 STP의 충분한 근사치일지라도, 101325 Pa(1.01325 bar, 14.5 psi, 0.9869 atm)의 압력 및 273 K(0℃, 32℉)의 온도를 지칭한다. As best shown in FIG. 2B,
원형의 구멍(204) 및 돌출부(208)의 경우에, 예를 들어, 구멍(204)의 지름은 갭(218)을 제공하도록 돌출부(208)의 지름보다 약간 클 수 있다. 이러한 실시형태에서, 도 2a의 확대도에서 알 수 있는 바와 같이, 갭(218)은 돌출부(208)가 구멍(204) 내에 수용될 때 돌출부(208)와 구멍(204) 사이에 형성될 수 있다. 돌출부(208)와 구멍(204)이 각각 원형인 실시형태에서, 갭(218)은 구멍(204)과 돌출부(208) 사이의 반경 방향 갭을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 갭(218)은 구멍(204)과 돌출부(208)의 거의 외주변들 사이의 일정한 반경 방향 체적을 점유할 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 갭(218)의 크기는 반경 방향으로 또는 돌출부(208)의 높이(212)(도 2b)를 따라서 변할 수 있다.The diameter of the
갭(218)은 다이아몬드 테이블(124)과 납땜 합금(220) 사이뿐만 아니라 납땜 합금(220)과 기재(120) 사이에 화학 결합을 형성하도록 돌출부(208)와 구멍(204) 사이의 계면에서, 선택된 납땜 합금(220)이 침착되는(deposited) 것을 가능하게 할 수 있다. 갭(218)의 크기는 모세관 작용 또는 다른 방식으로 납땜 공정 동안 납땜 합금(220)이 갭(218) 내로 그리고 갭 내에서 이동하는 것을 허용하고, 이에 의해 다이아몬드 테이블(124)을 기재(120)에 고정할 수 있다. 갭(218)의 존재는 납땜 합금(220)이 다이아몬드 테이블(124)과 기재(120) 사이의 결합을 용이하게 하기 위하여 갭(218)에 남아있도록 납땜 합금(220)이 구멍(204) 밖으로 완전히 쥐어짜이는 것을 또한 방지할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 예를 들어, 갭(218)은, 그 두께가 0.001 인치 내지 0.010 인치일 때 납땜 합금이 최대 접합 강도를 달성하기 때문에, 표준 온도에서 납땜 합금(220)의 두께가 약 0.001 인치와 내지 약 0.010 인치이도록 허용하는 치수를 보일 수 있다. The
납땜 합금(220)은 산화물의 발생이 거의 없거나 또는 전혀 없는 갭(218) 내에서 납땜될 수 있는 불활성, 내산화성 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 납땜 합금(220)에 사용되는 재료는 용융 온도(고체화 및 액상선 온도), 열팽창 계수(CTE), 연성, 내식성, 및 활성 탄화물 형성제(active carbide former)의 존재와 같은 재료의 하나 이상의 임계 특성에 기초하여 선택될 수 있다. '활성' 탄화물 형성제는 다이아몬드와 함께 탄화물 층을 형성하는 물질이다. 선택된 납땜 합금에 존재할 수 있는 활성 탄화물 형성제는 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 크롬, 망간, 이트륨, 지르코늄, 니오브, 하프늄, 탄탈, 바나듐 또는 이들의 임의의 조합, 혼합물 또는 합금을 포함할 수 있다.The
납땜 합금(220)에 적합한 재료는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 인듐(In), 주석(Sn), 팔라듐(Pd), 붕소(B), 크롬(Cr), 규소(Si), 몰리브덴(Md), 바나듐(Va), 철(Fe), 알루미늄(Al), 망간(Mg), 코발트(Co), 이들의 임의의 합금, 및 이들의 임의의 공융(eutectic)/비공융 결합을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다. 사용될 수 있는 "활성" 납땜 재료의 예는 다음의 조성, 액상선 온도(LT), 및 고상선 온도(solidus temperature)(ST)를 가지는 것들을 포함하며, 여기에서, 조성량은 중량%의 형태로 제공된다: 81.25 Au, 18 Ni, 0.75 Ti, LT=960℃, ST=945℃; 82 Au, 16 Ni, 0.75 Mo, 1.25 V LT=960℃, ST=940℃; 20.5 Au, 66.5 Ni, 2.1 B, 5.5 Cr, 3.2 Si, 2.2 Fe, LT=971℃, ST=941℃; 56.55 Ni, 30.5 Pd, 2.45 B, 10.5 Cr, LT=977℃, ST=941℃; 92.75 Cu, 3 Si, 2 Al, 2.25 Ti, LT= 1,024℃, ST=969℃; 82.3 Ni, 3.2 B, 7 Cr, 4.5 Si, 3 Fe, LT= 1,024℃; ST=969℃; 96.4 Au, 3 Ni, 0.6 Ti, LT=1,030℃, ST= 1,003℃; 67.0 Ti, 33.0 Ni, LT=980℃, ST=942℃; 70.0 Ti, 15 Ni, 15 Cu, LT=960℃, ST=910℃, 60.0 Ti, 25 Ni, 15 Cu, LT=940℃, ST=890℃; 92.75 Ag, 5.0 Cu, 1.0 Al, 1.25 Ti, LT=912℃, ST=860℃; 68.8 Ag, 26.7 Cu, 4.5 Ti, LT=900℃, ST=780℃; 63.0 Ag, 35.25 Cu, 1.75 Ti, LT=815℃, ST=780℃; 63.0 Ag, 34.25 Cu, 1.0 Sn, 1.75 Ti, LT=805℃, ST=775℃; 및 59.0 Ag, 27.25 Cu, 12.5 In, 1.25 Ti, LT=715℃, ST=605℃.Suitable materials for the
사용될 수 있는 "비활성" 납땜 재료의 예는 다음의 조성과 LT 및 ST를 가지는 것들을 포함하며, 여기에서 조성량은 중량%의 형태로 제공된다: 52.5 Cu, 9.5 Ni, 38 Mn, LT=925℃, ST=880℃; 31 Au, 43.5 Cu, 9.75 Ni, 9.75 Pd, 16 M, LT=949℃, ST=927℃; 54 Ag, 21 Cu, 25 Pd, LT=950℃, ST=900℃; 67.5 Cu, 9 Ni, 23.5 Mn, LT=955℃, ST=925℃; 58.5 Cu, 10 Co, 31.5 Mn, LT=999℃, ST=896℃; 35 Au, 31.5 Cu, 14 Ni, 10 Pd, 9.5 Mn, LT=1,004℃, ST=971℃; 25 Su, 37 Cu, 10 Ni, 15 Pd, 13 Mn, LT=1,013℃, ST=970℃; 및 35 Au, 62 Cu, 3 Ni, LT=1,030℃, ST=1,000℃.Examples of "inert" braze materials that may be used include those having the following composition and having LT and ST wherein the composition amount is provided in the form of% by weight: 52.5 Cu, 9.5 Ni, 38 Mn, LT = , ST = 880 DEG C; 31 Au, 43.5 Cu, 9.75 Ni, 9.75 Pd, 16 M, LT = 949 C, ST = 927 C; 54 Ag, 21 Cu, 25 Pd, LT = 950 占 폚, ST = 900 占 폚; 67.5 Cu, 9 Ni, 23.5 Mn, LT = 955 ° C, ST = 925 ° C; 58.5 Cu, 10 Co, 31.5 Mn, LT = 999 ° C, ST = 896 ° C; 35 Au, 31.5 Cu, 14 Ni, 10 Pd, 9.5 Mn, LT = 1,004 占 폚, ST = 971 占 폚; 25 Water, 37 Cu, 10 Ni, 15 Pd, 13 Mn, LT = 1,013 C, ST = 970 C; And 35 Au, 62 Cu, 3 Ni, LT = 1,030 ° C, and ST = 1,000 ° C.
본 발명에 따라서 사용하는데 적절한 납땜 재료는 활성이며 다이아몬드 테이블(124)과 반응할 수 있다. 이러한 활성 납땜 재료가 사용되는 예의 실시형태에서, 납땜 재료는 다이아몬드 테이블(124)의 재료와 반응하여, 다이아몬드 테이블에서 또는 다이아몬드 테이블과 인접한 기재(120) 사이에 반응 생성물(reaction product)을 형성할 수 있다. 이러한 반응 생성물의 존재는 다이아몬드 테이블(124)의 열적 및/또는 기계적 특성을 향상시키도록 작용할 수 있다. 예를 들어, 납땜 재료가 규소 또는 티타늄을 포함하고 다이아몬드 테이블(124)이 다결정 다이아몬드 초경질상(polycrystalline diamond ultra-hard phase)을 포함하는 경우에, 납땜 재료에 있는 규소 또는 티타늄은 탄화규소(SiC) 또는 탄화티탄(TiC)을 형성하도록 다이아몬드 내의 탄소와 반응할 수 있다. A suitable braze material for use in accordance with the present invention is active and can react with the diamond table 124. In an exemplary embodiment where such active soldering material is used, the braze material may react with the material of the diamond table 124 to form a reaction product in the diamond table or between the diamond table and the
일부 실시형태에서, 납땜 합금(220)은 기재(120)와 다이아몬드 테이블(124) 사이의 결합을 향상시키고 및/또는 납땜 합금(220)의 CTE를 최적화하도록 다양한 재료로 도핑 및/또는 침윤될(infiltrated) 수 있다. 적절한 도핑 또는 침윤 재료는 세라믹, 높은 연성 또는 항복 응력을 가지는 금속, 중합체 재료, 또는 이들의 혼합물 또는 조합물을 포함한다. 납땜 합금(220)을 도핑하도록 사용될 수 있는 적절한 세라믹은 탄화 텅스텐, 탄화규소, 다이아몬드, 나노 다이아몬드, 나노 탄소, 그래 핀, 탄소 나노 튜브 등을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다. 납땜 합금(220)을 도핑하도록 사용될 수 있는 적절한 금속은 구리, 은, 금, 니켈, 및 이들의 임의의 조합물을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다.In some embodiments, the
납땜 공정을 위한 준비에서, 납땜 합금(220)은 기재(120)와 다이아몬드 테이블(124) 사이의 강한 결합을 보장하도록 커터(200) 상의 다양한 위치에 침착될 수 있다. 납땜 합금(220)의 부분들은 예를 들어 하부면(130), 단부(210), 천이 표면(214), 및 그 사이의 임의의 위치와 같은 다이아몬드 테이블(124)의 외부면 상에 침착될 수 있다. 납땜 합금(220)은 또한 구멍(204)의 내부면 및 기재(120)의 제1 단부(202a)(즉, 상부면(128))에 또한 적용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 일정량의 납땜 합금(220)은 제2 단부(202b)의 개구를 통해 구멍(204) 내에 침착되거나(즉, 하부(206)가 생략될 때) 또는 구멍(204)의 하부(206)에 놓일 수 있다. 이러한 실시형태에서, 납땜 공정 동안 납땜 합금(220)을 용융시킬 때, 액화된 납땜 합금(220)은 모세관 효과로 인해 이동하여, 기재(120)와 다이아몬드 테이블(124) 사이의 갭(218)을 채울 수 있다.In preparation for the brazing process, the
일부 실시형태에서, 기재(120)는 다이아몬드 테이블(124)의 재료의 CTE보다 큰 CTE를 보이는 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 기재(120)는 약 4.5 내지 6.5의 CTE(10-6/°K)를 보이는 텅스텐 카바이드계 초경 합금(cemented-tungsten carbide: WC)를 포함할 수 있으며, 다이아몬드 테이블(124)은 약 1.0 내지 약 1.5의 CTE(10-6/°K)를 보이는 TSP를 포함할 수 있다. 따라서, 납땜 합금(220)의 용융 온도 이상의 온도 지점으로 커터(200)의 온도를 증가시키는 납땜 공정 동안, 구멍(204)은 돌출부(208)보다 더욱 큰 범위까지 열팽창될 것이며, 갭(218)의 치수는 대응하여 증가할 것이다. 납땜 합금(220)이 용융함에 따라서, 상기된 바와 같이, 납땜은 모세관 작용을 통하여 기재(120)와 다이아몬드 테이블(124) 사이의 팽창된 갭(218) 내로 이동하여, 이를 채울 수 있다. 커터(200)의 냉각 시에, 갭(218)은 표준 온도 치수(즉, 커터가 실온 또는 그 주위 온도에 있을 때의 치수)로 되돌아가고, 이에 의해 돌출부(208)와 구멍(204) 사이에 응고된 납땜 합금(220)을 압축 상태로 한다.In some embodiments, the
납땜 합금(220)의 작은 부분은 납땜 합금(220)의 온도가 그 고상선 온도보다 높고 구멍(204)의 크기가 온도 감소와 함께 감소하는 동안 압축 하에서 갭(218) 밖으로 강제될 수 있다. 그러나, 납땜 공정의 냉각 사이클 동안 납땜 합금(220)의 온도가 고상선 온도에 도달하고 능가하면, 기재(120)(즉, 구멍(204))는 여전히 다이아몬드 테이블(124)(즉, 돌출부(208))보다 빠른 속도로 수축하고, 이에 의해 납땜 합금(220)을 압축 상태로 한다.A small portion of the
하나의 예의 경우에, 갭(218)의 크기는 표준 온도에서 약 0.002 인치일 수 있지만, 납땜 온도에서 갭(218)의 크기는 약 0.004 인치로 증가할 수 있다. 그 결과, 표준 온도로 다시 냉각시키는 동안, 납땜 합금(220)의 체적의 거의 절반이 돌출부(208)와 구멍(204) 사이의 납땜 접합부로부터 밖으로 쥐어짜질 것이며, 납땜 접합부에 남아있는 납땜 합금(220)은 돌출부(208)와 기재(120)의 인접한 부분들 사이에 압축 상태로 놓여 단단히 고정될 것이다. 더욱이, 갭(218)에 있는 납땜 합금(220)에서의 결과적인 압축력은 납땜 합금(220)의 적어도 고상선 온도까지 남을 수 있다.In one example case, the size of the
알 수 있는 바와 같이, 납땜 합금(220)을 압축 상태로 하는 것은 커터(200)의 전단 강도를 증가시키고, 다운홀 시추 작업 동안 다이아몬드 테이블(124)을 기재(120)로부터 분리할 위험을 감소시킬 수 있다. 이러한 것은 납땜 합금(220)에서 결과적인 압축이 없는, 평탄한 계면을 가지는 TSP 다이아몬드 디스크의 기재에 대한 표준 납땜과는 대조적이다. 이러한 경우에서, 잔류 응력은 TSP 다이아몬드, 납땜 합금(220), 및 기재 사이의 CTE의 불일치로 인하여 TSP 다이아몬드와 기재 사이의 계면에서 존재할 수 있다.As can be seen, compressing the
하나 이상의 추가 실시형태에 따라서, 다이아몬드 테이블(124)은 돌출부(208)와 구멍(204) 사이에 억지 끼워맞춤을 발생시키는 것에 의해 기재(120)에 대안적으로 결합될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 돌출부(208)와 구멍(204) 사이의 억지 끼워맞춤은 다이아몬드 테이블(124)을 기재(120)에 접합하도록 구성된 납땜 또는 HTHP 프레스 사이클과 같은 종래의 접합 기술에 대한 필요성을 선택적으로 피할 수 있다. 오히려, 돌출부(208) 및 구멍(204)의 각각의 기하학적 형태 및 기재(120)와 다이아몬드 테이블(124)의 각각의 CTE는 억지 끼워맞춤만으로 시추 작업 동안 기재(120)에 결합된 다이아몬드 테이블(124)을 유지하는데 충분할 수 있도록 선택될 수 있다.The diamond table 124 may alternatively be joined to the
이러한 실시형태에서, 예를 들어, 구멍 폭(216a)은 표준 온도에서 돌출부 폭(216b)보다 작을 수 있고, 또한 시추 작업 온도의 예상 범위에 걸쳐서 더욱 작을 수 있다. 적어도 다이아몬드 테이블(214)과 절단되는 형성물 사이의 접촉 지점에서 통상적으로 예상되는 시추 작업 온도는 다이아몬드 테이블(들)(214)의 팁 또는 외부면에서 약 800℃ 내지 약 900℃의 범위일 수 있다. 시추를 위한 견고한 억지 끼워맞춤을 달성하도록, 구멍 폭(216a)은 돌출부 폭(216b)보다 작을 것이고, 시추 작업 온도의 예상된 범위를 초과하는 온도에서도 더욱 작게 있을 것이다.In this embodiment, for example, the
또한, 이러한 실시형태에서, 기재(120)는 다이아몬드 테이블(124)의 재료(예를 들어, TSP)의 CTE보다 큰 CTE를 보이는 재료(예를 들어, 초경-WC)로 다시 만들어질 수 있다. 돌출부(208)와 구멍(204) 사이의 억지 끼워맞춤은 다양한 방법에 의해 발생될 수 있다. 한 실시형태에서, 예를 들어, 억지 끼워맞춤은 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 기재(120)를 가열하는 것에 의해 발생될 수 있다. 이러한 것은 구멍(204)이 열 팽창하는 것을 가능하게 하고, 다른 방법으로는 구멍 폭(216a)의 크기를 돌출부 폭(216b)의 치수보다 큰 치수로 증가시킬 것이다. 이 시점에서, 구멍(204)은 돌출부(208)를 수용하도록 충분히 클 수 있다. 돌출부(208)가 구멍(204) 내로 삽입되면, 기재(120)는 표준 온도로 다시 냉각될 수 있고, 이에 의해 구멍 폭(216a)의 크기가 표준 온도 치수로 감소함에 따라서 구멍(204)이 열 수축하는 것을 가능하게 한다. 표준 온도에서, 돌출부(208)는 시추 작업 온도의 예상 범위를 견딜 수 있는 억지 끼워맞춤을 통해 구멍(204) 내에 고정될 수 있다.Further, in this embodiment, the
다른 경우에서, 억지 끼워맞춤은 돌출부(208)가 열 수축하고 돌출부 폭(216b)의 치수가 구멍 폭(216a)의 치수보다 작게 되도록 다이아몬드 테이블(124)을 냉각시키는 것에 의해 발생될 수 있다. 이 시점에서, 돌출부(208)는 구멍(204) 내에 수용되도록 충분히 작을 수 있다. 돌출부(208)가 구멍(204) 내로 삽입되면, 다이아몬드 테이블(124)은 그런 다음 표준 온도까지 가열되는 것이 허용될 수 있고, 이에 의해, 돌출부(208)는 돌출부 폭(216b) 표준 온도 치수까지 열 팽창하고, 이에 의해 억지 끼워맞춤이 돌출부(208)와 구멍(204) 사이의 계면에서 발생된다. 여전히 다른 경우에서, 억지 끼워맞춤은 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 기재(120)를 가열하고 다이아몬드 테이블(124)을 냉각시키는 것의 조합에 의해 발생될 수 있다.In other cases, the interference fit can be generated by cooling the diamond table 124 such that the
또한 추가의 실시형태에서, 억지 끼워맞춤은 기재(120)와 다이아몬드 테이블(124) 둘 다를 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 가열하는 것에 의해 발생될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 기재(120)와 다이아몬드 테이블(124) 사이의 CTE의 큰 차이 때문에, 구멍(204)은 돌출부(208)의 열 팽창보다 훨씬 큰 속도로 열팽창될 것이며, 이에 의해, 구멍(204)이 궁극적으로 돌출부(208)를 수용하도록 충분히 크게 되는 것을 가능하게 한다. 커터(200)를 냉각시키는 것은 구멍(204)과 돌출부(208) 사이에 억지 끼워맞춤을 유발할 것이다.In a further embodiment, the interference fit can be generated by heating both the
억지 끼워맞춤이 성공적으로 발생되는 것에 의해, 다이아몬드 테이블(124)을 기재(120)에 납땜할 필요가 없을 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 억지 끼워맞춤에 추가하여, 납땜은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다이아몬드 테이블(124)과 기재(120) 사이의 계면에서 선택적으로 착수될 수 있다.With the successful occurrence of interference fit, it may not be necessary to solder the diamond table 124 to the
도 2c는 다이아몬드 테이블(214)의 또 다른 실시형태의 사시도이다. 도시된 실시형태에서, 다이아몬드 테이블(124)은 제1 돌출부(208a), 제2 돌출부(208b), 및 제3 돌출부(208c)로 도시된 복수의 돌출부(208)를 제공하고 다른 방법으로는 획정할 수 있다. 각각의 돌출부(208a-c)는 다이아몬드 테이블(124)의 하부면(130)으로부터 돌출되거나 연장된다. 도 2a 및 도 2b의 돌출부(208)와 유사하게, 각각의 돌출부(208a-c)는 기재(120)(도 2a 및 도 2b)의 제1 단부(202a)(도 2a 및 도 2b)에 획정된 대응하는 구멍 내에 수용되도록 크기 설정될 수 있다. 3개의 돌출부(208a-c)가 도 2c에 도시되어 있지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 3개(또는 2개의)보다 많은 돌출부(208a-c)가 다이아몬드 테이블(124)의 하부면(130)으로부터 돌출될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 돌출부(208a-c)가 대체로 원형 단면을 보이는 것으로서 도시되어 있지만, 돌출부(208a-c) 중 임의의 하나는 대안적으로 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 타원형, 난형, 다각형(예를 들어, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형 등), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다른 단면 형상을 각각 보일 수 있다.2C is a perspective view of another embodiment of the diamond table 214. FIG. In the illustrated embodiment, the diamond table 124 provides a plurality of
도 2a 및 도 2b의 계속적인 참조와 함께, 이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따른 커터(200)의 측단면도가 도시되어 있다. 다이아몬드 테이블(124)이 납땜 또는 억지 끼워맞춤 또는 이들 둘의 조합을 통해 기재(120)에 성공적으로 결합되면, 상기된 바와 같이, 기재(120)를 관통하여 획정된 구멍(204)의 나머지 개방 부분은 몇 가지 목적에 쓰일 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 구멍(204)은 열전도성 재료(302)가 적어도 부분적으로 채워질 수 있다. 열전도성 재료(302)는 작업 동안 커터(200)로부터, 보다 상세하게 다이아몬드 테이블(124)로부터 벗어난 열 에너지(304)를 끌어당길 수 있다. 커터(200)는 기재(120)의 제2 단부(202b)가 커터 포켓(118)과 접촉하거나 또는 다른 방법으로는 인접함으로써 드릴 비트(100)(도 1) 상에 제공된 대응하는 커터 포켓(118)(도 1) 내에 고정될 수 있다. 그 결과, 열전도성 재료(302)는 또한 드릴 비트(100)의 본체(102)(도 1)와 열적으로 연통할 수 있으며, 작업 동안 커터(200)로부터 비트 본체(102)로 열 에너지(304)를 전달할 수 있다.Referring now to Figures 3a and 3b, with continued reference to Figures 2a and 2b, a side cross-sectional view of a
열전도성 재료(302)로서 사용될 수 있는 적절한 재료는 세라믹(예를 들어, 산화물, 탄화물, 붕소화물, 질화물, 규화물), 금속(예를 들어, 알루미늄, 금, 구리, 은, 강, 니켈, 텅스텐, 티타늄 또는 이들의 합금), 다이아몬드, 알루미나, 그래파이트, 그래핀, 상기의 나노 물질, 및 이들의 임의의 조합물을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다. 일반적으로, 열전도성 재료(302)는 102 W/m-K 이상의 열전도도를 보이는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 커터(200)로부터 벗어난 열 에너지(304)를 끌어당기고 비트 본체(102)(도 1)를 히트 싱크로서 사용하는 것은 다이아몬드 테이블(124)의 흑연화를 완화하거나 또는 방지하는데 유익하며, 흑연화는 다른 상황에서 다이아몬드 테이블(124)의 내마모성을 감소시킨다. Suitable materials that can be used as the thermally
도 3b를 참조하면, 일부 실시형태에서, 구멍(204)은 대안적으로 제1 온도 감응 재료(306a) 및 제2 감온 재료(306b)로서 도시된 하나 이상의 온도 감응 재료(306)가 적어도 부분적으로 채워질 수 있다. 온도 감응 재료(306a, b)는 공지 또는 고정된 온도에서 상 변환 및/또는 결정 구조 변화를 겪는 재료를 각각 포함할 수 있다. 드릴 비트(100)(도 1)의 작업 후에 온도 감응 재료(306a, b)를 검사하는 것에 의해, 드릴 비트(100)가 공지된 온도를 초과하는 다운홀 조건에서 작업하였는지가 확인될 수 있다.Referring to Figure 3B, in some embodiments, the
하나 이상의 실시형태에서, 예를 들어, 제1 온도 감응 재료(306a)는 특정 온도에서 고체 상태로부터 액체 상태 또는 용융 상태와 같은 상 변화를 통과할 수 있는 분말 재료를 포함할 수 있다. 드릴 비트(100)(도 1)를 다시 표면으로 복귀시킬 시에, 커터(200)는 제거될 수 있고, 제1 온도 감응 재료(306a)는 분석될 수 있다. 제1 온도 감응 재료(306a)가 고체 덩어리이면, 이것은 드릴 비트(100)가 제1 온도 감응 재료(306a)의 공지된 용융 온도를 초과하는 다운홀 온도에서 작업하였다는 표시일 수 있으며, 다운홀 온도는 분말을 용융시키고 냉각 시에 고체 덩어리를 초래하였다. 그러나, 제1 온도 감응 재료(306a)가 분말을 유지하면, 이는 드릴 비트(100)에서의 시추 조건이 제1 온도 감응 재료(306a)의 용융 온도를 초과하지 못하였다는 표시일 수 있다.In one or more embodiments, for example, the first temperature
제1 온도 감응 재료(306a)로서 사용될 수 있는 적절한 상 변화 재료는 알루미늄, 구리, 니켈, 망간, 납, 주석, 코발트, 은, 인, 아연, 이들의 임의의 합금, 및 금속 합금의 혼합물을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다. 다른 적절한 상 변화 재료는 NaCl(26.8 %)/NaOH 또는 NaCl(42.5 %)/KCl(20.5)/MgCl2와 같은 나트륨 및 칼륨의 염(예를 들어, KOH, KNO3, NaNO3, NaOH) 또는 이들의 조합물을 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 공지된 용융 온도를 가지는 복수의 상 변화 재료는 구멍(204)에 배열될 수 있고, 커터(200)의 후-분석 및 다양한 상 변화 재료의 조건은 드릴 비트(100)가 작업 동안 겪었던 특정 작업 온도를 나타낼 수 있다.Suitable phase change materials that may be used as the first temperature
다른 실시형태에서, 제2 온도 감응 재료(306b)는 공지된 결정 전이 온도에 도달하거나 초과 시에 결정 구조를 변화시키는 재료를 포함할 수 있다. 드릴 비트(100)(도 1)를 작동 후 표면으로 복귀시킬 시에, 커터(200)는 제거될 수 있고, 제2 온도 감응 재료(306b)가 분석될 수 있다. 제2 온도 감응 재료(306b)의 결정 구조가 변화되었으면, 이는 드릴 비트(100)가 제2 온도 감응 재료(306b)의 공지된 결정 전이 온도를 초과하는 다운홀 온도에서 작업하였다는 표시일 수 있다. 그러나, 제2 온도 감응 재료(306b)의 결정 구조가 동일하게 유지된다면, 이는 드릴 비트(100)에서의 시추 조건이 제2 온도 감응 재료(306b)의 공지된 결정 전이 온도를 초과하지 않았다는 표시일 수 있다.In another embodiment, the second temperature
적어도 하나의 실시형태에서, 예를 들어, 제2 온도 감응 재료(306b)는 체심 입방(BCC)으로부터 γ-철(즉, 감마-철 또는 '오스테나이트')의 면심 입방(FCC) 구성으로 약 912℃에서 결정상 전이를 겪는 α-철(즉, 알파 철 또는 '페라이트')을 포함할 수 있다. 이러한 것은 통상적으로 동소 변태(allotropic transformation)로 지칭된다. 결정 동소 상 전이를 겪을 수 있는 다른 적절한 온도 감응 재료는 지르코늄, 티타늄 및 코발트를 포함하지만 이들로 한정되지 않는다. 또한, 알 수 있는 바와 같이, 공지된 결정 전이 온도에 도달하거나 초과할 시에 결정 구조를 변화시키는 복수의 재료가 구멍(204)에 배열될 수 있으며, 커터(200)의 후-분석 및 다양한 재료의 조건은 작업 동안 드릴 비트(100)가 겪었던 특정 작업 온도를 나타낼 수 있다.In at least one embodiment, for example, the second temperature
이제 도 4를 참조하면, 하나 이상의 실시형태에 따른 커터 조립체(400)의 분해 측단면도가 도시되어 있다. 커터 조립체(400)는 도 1의 드릴 비트(100)의 일부분에, 특히 드릴 비트(100)의 블레이드(104) 상에 획정된 커터 포켓(118) 내에 설치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 커터 조립체(400)는 커터(402) 및 포스트(post)(404)를 포함할 수 있다. 커터(402)는 도 1b의 커터(116)와 유사하거나 또는 동일할 수 있으며, 그러므로, 이를 참조하면 가장 잘 이해될 것이다. 도 1의 커터(116)와 유사하게, 예를 들어, 커터(402)는 기재(120) 및 다이아몬드 테이블(124)을 포함할 수 있다.Referring now to FIG. 4, a exploded side cross-sectional view of a
도시된 바와 같이, 기재(120)는 제1 단부(406a), 및 제1 단부(406a) 반대편의 제2 단부(406b)를 제공할 수 있다. 제1 단부(406a)는 도 1b에 도시된 기재(120)의 상부면(128)과 동일하거나 유사하다. 적어도 하나의 포스트 수용부(408)는 기재(120) 내에 획정될 수 있고, 제1 및 제2 단부(406a, b) 사이에서 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 포스트 수용부(408)는 도 2a 및 도 2b 및 도 3a 및 도 3b의 구멍(204)과 동일하거나 유사할 수 있다. 일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 포스트 수용부(408)는 제1 및 제2 단부(406a, b) 사이에서 완전히 연장되고, 이에 의해 기재(120)의 전체 길이를 통해 연장되는 대응하는 세장형 채널을 획정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 테이블 포스트 수용부(410)는 다이아몬드 테이블(124) 내에 획정될 수 있고, 다이아몬드 테이블(124)의 작업 표면(126)과 하부면(130) 사이에서 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 테이블 포스트 수용부(410)는 대체로 포스트 수용부(408)와 정렬될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 테이블 포스트 수용부(410)는 다이아몬드 테이블(124)로부터 생략될 수 있다.As shown, the
포스트(404)는 제1 포스트 단부(412a), 및 제1 포스트 단부(412a) 반대편의 제2 포스트 단부(412b)를 제공할 수 있다. 도시된 바와 같이, 포스트(404)의 제2 포스트 단부(412b)는 블레이드(104) 내로 연장될 수 있고, 다른 방법으로는 커터 포켓(118)의 하부에 획정된 포스트 오리피스(414) 내에 고정될 수 있다. 포스트(404)는 납땜, 용접, 산업용 접착제, 나사 가공, 하나 이상의 기계적인 패스너(예를 들어, 스냅 링, 핀, 나사 등), 수축 끼워 맞춤, 억지 끼워맞춤, 및 이들의 조합을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다양한 부착 수단에 의해 포스트 오리피스(414) 내에 고정될 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 포스트(404)는 커터 포켓(118) 외부로 연장되는 몰딩된 부분을 포함할 수 있다. 여전히 다른 실시형태에서, 포스트(404)의 기하학적 형태 및 치수는 커터 포켓(118) 내로 가공될 수 있다.The
일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 포스트(404)는 제2 포스트 단부(412b)에서 확대 부분(416)(점선으로 도시)을 제공하고 다른 방법으로는 획정할 수 있다. 확대 부분(416)은 임의의 형상 또는 구성의 형태를 취할 수 있으며, 블레이드(104) 내에서 포스트(404)의 표면적을 유익하게 증가시킨다. 이러한 증가된 표면적은 포스트(404)에 대한 더욱 큰 이동 저항(pull-out resistance)을 제공하고, 커터(402)와 커터 포켓(118) 사이의 커플링 결합의 강성을 증가시킬 수 있다.In some embodiments, as shown, the
포스트(404)는 기재(120)의 포스트 수용부(408) 내에 수용되도록 크기 설정되며, 다른 방법으로는 구성될 수 있다. 오직 하나의 포스트(404)만이 도 4에 도시되어 있지만, 하나보다 많은 포스트(404)가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 커터 포켓(118)으로부터 돌출될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 실시형태에서, 복수의 포스트(404)는 기재(120)의 제2 단부(406b)에 획정된 대응하는 복수의 포스트 수용부(408) 내에 수용될 수 있다.The
일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 포스트(404)는 대체로 원형 단면을 보일 수 있으며, 포스트 수용부(408)(및 사용되면, 테이블 포스트 수용부(410))는 대응하여 원형 단면을 보일 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 포스트(404) 및 포스트 수용부(408)(및 사용되면, 테이블 포스트 수용부(410))는 각각 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 타원형, 난형, 다각형(예를 들어, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형 등), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다른 단면 형상을 보일 수 있다.In some embodiments, as shown, the
포스트 수용부(408)는 제1 폭(418a)을 보일 수 있으며, 포스트(404)는 제2 폭(418b)을 보일 수 있다. 포스트 수용부(408) 및 포스트(404)가 원형인 실시형태에서, 상기된 바와 같이, 제1 및 제2 폭(418a, b)은 각각 포스트 수용부(408) 및 포스트(404)에 대응하는 지름을 포함할 수 있다. 그러나, 포스트 수용부(408) 및 포스트(404)가 다각형인 실시형태에서, 제1 및 제2 폭(418a, b)은 각각의 구조의 대향 측면들 사이의 최대 거리를 포함할 수 있다.The
일부 실시형태에서, 커터(402), 또는 적어도 기재(120)는 포스트(404)를 포스트 수용부(408) 내로 납땜하는 것에 의해 커터 포켓(118)에 결합될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 커터(402)는 포스트(404)와 포스트 수용부(408) 사이에 억지 끼워맞춤을 발생시키는 것에 의해 커터 포켓(118)에 결합될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 포스트(404)와 포스트 수용부(408) 사이의 억지 끼워맞춤은 커터 포켓(118) 내로 커터(402)를 납땜하는 것과 같은 종래의 접합 기술에 대한 필요성을 선택적으로 피할 수 있다. 오히려, 포스트(404) 및 포스트 수용부(408)의 각각의 기하학적 형태 및 기재(120) 및 포스트(404)의 각각의 CTE는 억지 끼워맞춤만으로 시추 작업 동안 포스트(404)에 결합된 기재(120)를 유지하는데 충분할 수 있도록 선택될 수 있다.In some embodiments, the
이러한 실시형태에서, 예를 들어, 제1 폭(418a)은 표준 온도에서 제2 폭(418b)보다 작을 수 있고, 또한 시추 작업 온도의 예상 범위 범위에 걸쳐서 작을 수 있다. 즉, 시추를 위한 견고한 억지 끼워맞춤을 달성하기 위해, 제1 폭(418a)은 제2 폭(418b)보다 작으며, 시추 작업 온도의 예상 범위를 초과하는 온도에서도 더욱 작게 유지될 것이다.In this embodiment, for example, the
더욱이, 이러한 실시형태에서, 기재(120)는 포스트(404)의 재료의 CTE보다 큰 CTE를 보이는 재료(예를 들어, WC)로 만들어질 수 있다. 포스트(404)와 포스트 수용부(408) 다양한 방법으로 발생될 수 있다. 한 실시형태에서, 예를 들어, 억지 끼워맞춤은 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 기재(120)를 가열하는 것에 의해 발생될 수 있다. 이러한 것은 포스트 수용부(408)가 열 팽창하는 것을 가능하게 하고, 다른 방법으로는 제2 폭(418b)의 치수보다 큰 치수로 제1 폭(418a)의 크기를 증가시킬 것이다. 이 시점에서, 포스트 수용부(408)는 포스트(404)를 수용하도록 충분히 클 수 있다. 포스트(404)가 포스트 수용부(408) 내로 삽입되면, 기재(120)는 표준 온도로 다시 냉각되며, 이에 의해, 제1 폭(418a)의 크기가 표준 온도 치수로 감소함에 따라서, 포스트 수용부(408)가 열 수축하는 것을 가능하게 한다. 표준 온도에서, 포스트(404)는 시추 작업 온도의 예상 범위를 견딜 수 있는 억지 끼워맞춤을 통해 포스트 수용부(408) 내에 고정될 수 있다.Moreover, in this embodiment, the
다른 경우에, 포스트(404)가 열 수축하고 제2 폭(418b)의 치수가 제1 폭(418a)의 치수보다 작아지도록, 억지 끼워맞춤은 포스트(404)를 냉각시키는 것에 의해 발생될 수 있다. 이 시점에서, 포스트 수용부(408)는 포스트(404)를 수용하도록 충분히 클 수 있거나, 또는 다른 방법으로는 포스트(404)는 포스트 수용부(408) 내에 수용되도록 충분히 작을 수 있다. 포스트(404)가 포스트 수용부(408) 내로 삽입되면, 포스트(404)는 표준 온도로 다시 가열될 수 있으며, 이에 의해 포스트(404)는 제2 폭(418b)의 표준 온도 치수로 열 팽창하고, 이에 따라 억지 끼워맞춤이 포스트(404)와 포스트 수용부(408) 사이의 계면에서 발생된다. 여전히 다른 경우에서, 억지 끼워맞춤은 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 기재(120)를 가열하고 포스트(404)를 냉각시키는 조합에 의해 발생될 수 있다.In other cases, the interference fit can be generated by cooling the
또 다른 실시형태에서, 억지 끼워맞춤은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 기재(120) 및 포스트(404) 모두를 가열하는 것에 의해 발생될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 기재(120)와 포스트(404) 사이의 CTE의 큰 차이 때문에, 포스트 수용부(408)는 포스트(404)보다 훨씬 큰 속도로 열 팽창될 것이고, 포스트 수용부(408)가 궁극적으로 포스트(404)를 수용하도록 충분히 커지는 것을 가능하게 한다. 커터(402)를 냉각시키는 것은 포스트 수용부(408)와 포스트(404) 사이에 억지 끼워맞춤을 유발할 것이다.In another embodiment, the interference fit can be generated by heating both the
억지 끼워맞춤이 성공적으로 발생되는 것으로, 포스트(404)를 기재(120)에 납땜할 필요가 없을 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 억지 끼워맞춤에 추가하여, 납땜은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 포스트(404)와 기재(120) 사이의 계면에서 또는 기재(120)와 커터 포켓(118) 사이의 계면에서 선택적으로 착수될 수 있다.With the successful occurrence of interference fit, it may not be necessary to solder the
일부 실시형태에서, 다이아몬드 테이블(124)은 납땜 또는 HTHP 공정과 같은 종래의 수단을 통해 기재(120)에 결합될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 포스트(404)의 길이는 포스트 수용부(408)을 통해, 그리고 적어도 부분적으로 테이블 포스트 수용부(410) 내로 연장되고, 이에 의해 다이아몬드 테이블(124)에 대한 부착 지점을 허용하도록 충분히 길 수 있다. 이러한 실시형태에서, 다이아몬드 테이블(124)은 포스트(404)를 통해 기재(120)에 납땜될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 다이아몬드 테이블(124)은 포스트(404)와의 억지 끼워맞춤을 통해 기재(120)에 결합될 수 있다. 특히, 테이블 포스트 수용부(410)는, 테이블 포스트 수용부(410) 및 포스트(404)가 각각 원형이면 지름을 포함할 수 있거나 또는 다른 방법으로는 테이블 포스트 수용부(410)와 포스트(404)가 각각 다각형인 경우에 테이블 포스트 수용부(410)의 대향 측면들 사이의 최대 거리를 포함할 수 있는 제3 폭(418c)을 보일 수 있다.In some embodiments, the diamond table 124 may be bonded to the
억지 끼워맞춤을 발생시키도록, 제3 폭(418c)은 표준 온도에서 제2 폭(418b)보다 작을 수 있으며, 또한 시추 작업 온도의 예상 범위에 걸쳐서 더욱 작을 수 있다. 억지 끼워맞춤은 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 다이아몬드 테이블(124)을 가열하는 것과 같이 대체로 상기된 바와 같이 발생될 수 있으며, 이러한 것은 테이블 포스트 수용부(410)가 열 팽창하는 것을 가능하게 하고, 다른 방법으로는 제2 폭(418b)의 치수보다 큰 치수로 제3 폭(418c)의 크기를 증가시킨다. 이 시점에서, 테이블 포스트 수용부(410)는 포스트(404)를 수용하도록 충분히 클 수 있으며, 일단 냉각되면, 테이블 포스트 수용부(410)는 시추 작업 온도의 예상 범위를 견딜 수 있는 억지 끼워맞춤을 통해 포스트(404)를 고정시키도록 열 수축한다. 다른 경우에서, 억지 끼워맞춤은 포스트(404)를 냉각시키는 것에 의해, 또는 다이아몬드 테이블(124)의 가열 및 포스트(404)의 냉각의 조합에 의해 유사하게 발생될 수 있다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 억지 끼워맞춤은 상기된 바와 같이 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 다이아몬드 테이블(124) 및 포스트(404)를 가열하는 것에 의해 발생될 수 있다.The
억지 끼워맞춤이 성공적으로 발생되면, 포스트(404)를 다이아몬드 테이블(124)에 납땜할 필요가 없을 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 억지 끼워맞춤에 추가하여, 납땜은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 포스트(404)까지의 다이아몬드 테이블(124) 사이의 계면에서 선택적으로 착수될 수 있다.If the interference fit is successful, it may not be necessary to solder the
이제 도 5를 참조하면, 하나 이상의 실시형태에 따른 다른 커터 조립체(500)의 분해 측단면도가 도시되어 있다. 커터 조립체(500)는 도 1의 드릴 비트(100)의 일부분에, 특히 드릴 비트(100)의 블레이드(104)에 설치될 수 있다. 커터 조립체(500)는 커터(502) 및 포스트(504)를 포함할 수 있다. 도 1a 및 도 1b, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 및 도 4의 커터(116, 200 및 400)와 달리, 커터(502)는 오직 다이아몬드 테이블(124)만을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 다이아몬드 테이블(124)은 작업 표면(126), 및 작업 표면(126) 반대편의 하부면(130)을 제공할 수 있다. 적어도 하나의 테이블 포스트 수용부(506)는 다이아몬드 테이블(124) 내에 획정될 수 있고, 다이아몬드 테이블(124)의 작업 표면(126)과 하부면(130) 사이에서 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 테이블 포스트 수용부(506)는 작업 표면(126)과 하부 표면(130) 사이에서 다이아몬드 테이블(124)을 통하여 완전히 연장될 수 있다.Referring now to FIG. 5, a exploded side cross-sectional view of another
포스트(504)는 제1 포스트 단부(508a) 및 제1 포스트 단부(508a) 반대편의 제2 포스트 단부(508b)를 제공할 수 있다. 도시된 바와 같이, 포스트(504)의 제2 포스트 단부(508b)는 블레이드(104) 내로 연장될 수 있고, 다른 방법으로는 블레이드(104)에 획정된 포스트 오리피스(510) 내에 고정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 포스트 오리피스(510)는 블레이드(104)의 외부면으로부터 연장되는 본체 돌출부(512)에 획정될 수 있다. 본체 돌출부(512)는 비트 본체(102)(도 1)의 일체 부분을 형성할 수 있으며, 다른 방법으로는 블레이드(104)의 특징부로서 몰딩될 수 있다. 본체 돌출부(512)는 포스트(504)를 수용하는 위치를 제공하고, 다른 방법으로는 기재(120)를 대체할 수 있다.The
포스트(504)는 납땜, 용접, 산업용 접착제, 나사 가공, 하나 이상의 기계적 패스너(예를 들어, 스냅 링, 핀, 나사 등), 수축 끼워 맞춤, 억지 끼워맞춤 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다양한 부착 수단에 의해 포스트 오리피스(510) 내에 고정될 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 포스트(504)는 본체 돌출부(512)로부터 멀어지게 연장되는 블레이드(104)의 몰딩된 부분을 포함할 수 있다. 여전히 다른 실시형태에서, 포스트(504)의 기하학적 형태 및 치수는 본체 돌출부(512) 내로 가공될 수 있다.The
일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 포스트(504)는 제2 포스트 단부(508b)에서 확대 부분(514)(점선으로 도시)을 제공하고, 다른 방법으로는 획정할 수 있다. 확대 부분(514)은 임의의 형상 또는 구성의 형태를 취할 수 있으며, 블레이드(104) 내에서 포스트(504)의 표면적을 증가시키는 것이 유익할 수 있다. 이러한 증가된 표면적은 포스트(504)에 대한 더욱 큰 이동 저항을 제공하고, 커터(502)와 본체 돌출부(512) 사이의 커플링 결합의 강성을 증가시킬 수 있다.In some embodiments, as shown, the
포스트(504)는 다이아몬드 테이블(124)의 테이블 포스트 수용부(506) 내에 수용되도록 크기 설정되고 다른 방법으로는 구성될 수 있다. 단지 하나의 포스트(504)만이 도 5에 도시되어 있지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 하나보다 많은 포스트(504)가 본체 돌출부(512)로부터 돌출할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 실시형태에서, 복수의 포스트(504)는 다이아몬드 테이블(124)의 하부면(130)에 획정된 대응하는 복수의 테이블 포스트 수용부(506) 내에 수용될 수 있다.The
일부 실시형태에서, 도시된 바와 같이, 포스트(504)는 대체로 원형 단면을 보일 수 있고, 테이블 포스트 수용부(506)는 대응하여 원형 단면을 보일 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 포스트(504) 및 테이블 포스트 수용부(506)는 각각 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 타원형, 난형, 다각형(예를 들어, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형 등), 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다른 단면 형상을 보일 수 있다. In some embodiments, as shown, the
테이블 포스트 수용부(506)는 제1 폭(516a)을 보일 수 있으며, 포스트(504)는 제2 폭(516b)을 보일 수 있다. 테이블 포스트 수용부(506) 및 포스트(504)가 원형인 실시형태에서, 상기된 바와 같이, 제1 및 제2 폭(516a, b)은 각각 테이블 포스트 수용부(506) 및 포스트(504)에 대응하는 지름을 포함할 수 있다. 그러나, 테이블 포스트 수용부(506) 및 포스트(504)가 다각형인 실시형태에서, 제1 및 제2 폭(516a, b)은 각각의 구조의 대향 측면들 사이의 최대 거리를 포함할 수 있다.The table
일부 실시형태에서, 다이아몬드 테이블(124)은 포스트(504)를 테이블 포스트 수용부(506) 내로 납땜하는 것에 의해 본체 돌출부(512)에 결합될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 다이아몬드 테이블(124)은 포스트(504)와 테이블 포스트 수용부(506) 사이에 억지 끼워맞춤을 발생시키는 것에 의해 본체 돌출부(512)에 결합될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 포스트(504)와 테이블 포스트 수용부(506) 사이의 억지 끼워맞춤은 다이아몬드 테이블(124)을 본체 돌출부(512)에 납땜하는 것과 같은 통상적인 접합 기술에 대한 필요성을 선택적으로 피할 수 있다. 오히려, 포스트(504) 및 테이블 포스트 수용부(506)의 각각의 기하학적 형태 및 다이아몬드 테이블(124) 및 포스트(504)의 각각의 CTE는 시추 작업 동안 억지 끼워맞춤만으로 포스트(504)에 결합된 다이아몬드 테이블(124)을 유지하는데 충분할 수 있도록 선택될 수 있다.In some embodiments, the diamond table 124 can be coupled to the
이러한 실시형태에서, 예를 들어, 제1 폭(516a)은 표준 온도에서 제2 폭(516b)보다 작을 수 있고, 또한 작업 온도의 예상 범위 범위에 걸쳐서 작을 수 있다. 즉, 시추를 위한 견고한 억지 끼워맞춤을 달성하기 위해, 제1 폭(516a)은 제2 폭(516b)보다 작고, 시추 작업 온도의 예상 범위를 초과하는 온도에서도 더욱 작게 유지될 것이다.In this embodiment, for example, the
포스트(504)와 테이블 포스트 수용부(506) 사이의 억지 끼워맞춤은 다양한 방법에 의해 발생될 수 있다. 한 실시형태에서, 예를 들어, 억지 끼워맞춤은 시추 작업 온도의 예상 범위의 온도보다 높은 온도로 다이아몬드 테이블(124)을 가열하는 것에 의해 발생될 수 있다. 이러한 것은 테이블 포스트 수용부(506)가 열 팽창하고, 다른 방법으로는 제2 폭(516b)의 치수보다 큰 치수로 제1 폭(516a)의 크기를 증가시킬 것이다. 이 시점에서, 테이블 포스트 수용부(506)는 포스트(504)를 수용하도록 충분히 클 수 있다. 포스트(504)가 테이블 포스트 수용부(506) 내로 삽입되면, 다이아몬드 테이블(124)은 다시 표준 온도로 냉각되고, 이에 의해 제1 폭(516a)의 크기가 표준 온도 치수로 감소함에 따라서, 테이블 포스트 수용부(506)가 열 수축하는 것이 가능하다. 표준 온도에서, 포스트(504)는 시추 작업 온도의 예상 범위를 견딜 수 있는 억지 끼워맞춤을 통해 테이블 포스트 수용부(506) 내에 고정될 수 있다.The interference fit between the
다른 경우에서, 억지 끼워맞춤은, 포스트(504)가 열 수축하고 다른 방법으로는 제2 폭(516b)의 치수가 제1 폭(516a)의 치수보다 작아지도록 포스트(504)를 냉각시키는 것에 의해 발생될 수 있다. 이 시점에서, 테이블 포스트 수용부(506)는 포스트(504)를 수용하기에 충분히 클 수 있거나, 또는 다른 방법으로는 포스트(504)는 테이블 포스트 수용부(506) 내에 수용되도록 충분히 작을 수 있다. 포스트(504)가 테이블 포스트 수용부(506) 내로 삽입되면, 포스트(504)는 표준 온도까지 다시 가열되는 것이 허용될 수 있으며, 이에 의해 포스트(504)는 제2 폭(516b) 표준 온도 치수로 열 팽창하고, 이에 따라 억지 끼워맞춤은 포스트(504)와 테이블 포스트 수용부(506) 사이의 계면에서 발생된다. 여전히 다른 경우에서, 억지 끼워맞춤은 시추 작업 온도의 예상되는 범위의 온도보다 높은 온도로 다이아몬드 테이블(124)을 가열하고 포스트(504)를 냉각시키는 조합에 의해 발생될 수 있다.In other cases, the interference fit is achieved by cooling the
억지 끼워맞춤이 성공적으로 발생되는 것으로, 다이아몬드 테이블(124)을 포스트(504)에 납땜할 필요가 없을 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 억지 끼워맞춤에 추가하여, 납땜은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다이아몬드 테이블(124)까지의 포스트(504) 사이의 계면 또는 다이아몬드 테이블(124)과 본체 돌출부(512) 사이의 계면에서 착수될 수 있다. It may not be necessary to solder the diamond table 124 to the
본 명세서에 개시된 실시형태들은 다음과 같은 것을 포함한다: Embodiments disclosed herein include the following:
A. 기재를 적어도 부분적으로 관통하는 구멍을 획정하는 상기 기재, 상기 기재 및 다이아몬드 테이블이 표준 온도 및 압력(STP)에 있을 때 0.001 내지 0.010 인치의 범위인 갭이 돌출부와 상기 기재 사이에 획정되도록, 상기 구멍 내에 수용된 상기 돌출부를 포함하는 상기 다이아몬드 테이블, 및 상기 다이아몬드 테이블과 상기 기재 사이의 계면에서 상기 기재에 상기 다이아몬드 테이블을 결합시키는 납땜 합금으로서, 상기 납땜 합금의 적어도 일부분이 상기 다이아몬드 상의 돌출부와 상기 기재에 있는 구멍 사이에서 압축 상태로 상기 갭에 배치되는, 상기 납땜 합금을 포함하는 드릴 비트용 커터.A. The substrate defining the hole at least partially penetrating the substrate, the substrate and the gap between 0.001 and 0.010 inches when the diamond table is at standard temperature and pressure (STP) is defined between the protrusion and the substrate, A diamond table comprising the protrusions received in the hole and a braze alloy joining the diamond table to the substrate at an interface between the diamond table and the substrate, wherein at least a portion of the braze alloy is bonded to the diamond- Wherein the solder alloy is disposed in the gap in a compressed state between the holes in the base.
B. 기재를 적어도 부분적으로 관통하는 구멍을 획정하는 상기 기재, 다이아몬드 테이블, 및 상기 다이아몬드 테이블로부터 상기 구멍 내로 적어도 부분적으로 연장되고, STP에 있을 때 돌출부와 상기 기재 사이의 억지 끼워맞춤을 통해 상기 기재와 직접 기계적으로 접촉하는 상기 돌출부를 포함하는 드릴 비트용 커터. B. the substrate, at least partially extending into the hole from the diamond table, defining a hole at least partially penetrating the substrate, and at least partially extending into the hole through the interference fit between the protrusion and the substrate when in STP, And said protrusion being in direct mechanical contact with said drill bit.
C. 비트 본체로부터 연장되는 하나 이상의 블레이드를 가지는 상기 비트 본체, 및 상기 하나 이상의 블레이드에 고정되는 복수의 커터를 포함하는 커터를 포함하며, 상기 복수의 커터 중 적어도 하나의 커터는 기재를 적어도 부분적으로 관통하는 구멍을 획정하는 상기 기재, 상기 기재 및 다이아몬드 테이블이 표준 온도 및 압력(STP)에 있을 때 0.001 내지 0.010 인치의 범위인 갭이 상기 돌출부와 상기 기재 사이에 획정되도록, 상기 구멍 내에 수용된 돌출부를 포함하는 다이아몬드 테이블, 및 상기 다이아몬드 테이블과 상기 기재 사이의 계면에서 상기 기재에 상기 다이아몬드 테이블을 결합시키는 납땜 합금으로서, 상기 납땜 합금의 적어도 일부분이 상기 다이아몬드 상의 돌출부와 상기 기재에 있는 구멍 사이에서 압축 상태로 상기 갭에 배치되는, 상기 납땜 합금을 포함하는 드릴 비트. C. a cutter including the bit body having one or more blades extending from the bit body, and a plurality of cutters fixed to the one or more blades, wherein at least one of the plurality of cutters comprises a cutter at least partially Wherein the substrate defining the through hole, the substrate, and the gap between 0.001 and 0.010 inches are defined between the protrusion and the substrate when the diamond table is at standard temperature and pressure (STP) A diamond table comprising a diamond table and a diamond table bonded to the substrate at an interface between the diamond table and the substrate, wherein at least a portion of the braze alloy is compressed between the protrusions on the diamond and the holes in the substrate Is disposed in the gap A drill bit comprising a braze alloy.
실시형태(A, B 및 C)의 각각은 임의의 조합으로 다음의 추가 요소들 중 하나 이상을 가질 수 있다: 요소 1: 상기 다이아몬드 테이블과 상기 기재 사이의 계면은 상기 기재의 상기 구멍 주위에 대응하는 평평한 면(planar face)과 밀접 결합(close engagement)되는, 상기 다이아몬드 테이블의 돌출부 주위의 평평한 면을 더 포함하며, 상기 납땜 합금의 다른 부분은 상기 다이아몬드 테이블의 상기 평평한 면을 상기 기재의 평평한 면에 고정시킨다. 요소 2: 상기 다이아몬드 테이블의 돌출부 및 상기 기재의 구멍은 모두 원형이고, 상기 갭은 상기 돌출부와 상기 기재 사이의 실질적으로 일정한 반경 방향 갭이다. 요소 3: 상기 다이아몬드 테이블은 제1 열팽창 계수(CTE)를 가지며, 상기 기재는 상기 제1 CTE보다 큰 제2 CTE를 가진다. 요소 4: 상기 다이아몬드 테이블은 복수의 돌출부를 포함한다. 요소 5: 상기 납땜 합금은 상기 납땜 합금의 적어도 고상선 온도까지 압축 상태를 유지한다. 요소 6: 상기 돌출부 및 상기 납땜 합금에 의해 점유되지 않는 위치에서 상기 구멍 내에 위치된 열전도성 재료 및 온도 감응 재료 중 하나를 더 포함한다. 요소 7: 상기 열 전도성 물질 또는 상기 온도 감응 재료는 상기 돌출부의 단부와 직접 기계적으로 접촉한다. Each of the embodiments A, B, and C may have one or more of the following additional elements in any combination: Element 1: The interface between the diamond table and the substrate corresponds to the perimeter of the hole of the substrate Further comprising a flat surface around the protrusion of the diamond table which is in close engagement with a planar face of the diamond table, wherein the other part of the braze alloy contacts the flat surface of the diamond table . Element 2: The projection of the diamond table and the hole of the substrate are all circular, and the gap is a substantially constant radial gap between the projection and the substrate. Element 3: The diamond table has a first coefficient of thermal expansion (CTE), and the substrate has a second CTE that is greater than the first CTE. Element 4: The diamond table includes a plurality of protrusions. Element 5: The braze alloy remains compressed to at least the solidus temperature of the braze alloy. Element 6 further comprises one of a thermally conductive material and a temperature responsive material positioned in the hole at a location that is not occupied by the protrusion and the braze alloy. Element 7: The thermally conductive material or the temperature sensitive material is in direct mechanical contact with the end of the protrusion.
요소 8: 상기 다이아몬드 테이블은 상기 돌출부를 형성한다. 요소 9: 상기 돌출부는, 상기 기재의 구멍 끝까지 관통하여 연장되고 상기 다이아몬드 테이블에 결합된 한쪽 단부 및 드릴 비트의 커터 포켓에 결합하기 위한 상기 다이아몬드 테이블 반대편의 다른 쪽 단부를 가지는 포스트를 포함한다. 요소 10: 상기 다이아몬드 테이블은 상기 기재의 구멍과 정렬되는 구멍을 포함하고, 상기 포스트는 상기 다이아몬드 테이블의 구멍 내로 연장된다. 요소 11: 상기 다이아몬드 테이블의 돌출부 주위의 평평한 면과 상기 기재의 구멍 주위의 대응하는 평평한 면 사이에 납땜 합금을 더 포함하고, 상기 납땜 합금은 상기 다이아몬드 테이블의 평평한 면을 상기 기재의 평평한 면에 고정시킨다.Element 8: The diamond table forms the protrusion. Element 9: The projection includes a post extending through to the hole end of the substrate and having a one end coupled to the diamond table and another end opposite the diamond table for coupling to a cutter pocket of the drill bit. Element 10: The diamond table includes a hole aligned with the hole of the substrate, and the post extends into the hole of the diamond table. Element 11 further comprises a braze alloy between a flat surface around the protrusion of the diamond table and a corresponding flat surface around the bore of the substrate, wherein the braze alloy fixes the flat surface of the diamond table to a flat surface of the substrate .
요소 12: 상기 다이아몬드 테이블과 상기 기재 사이의 계면은 상기 기재의 구멍 주위의 대응하는 평평한 면과 밀접 결합되는, 상기 다이아몬드 테이블의 상기 돌출부 주위의 평평한 면을 더 포함하고, 상기 계면에서의 상기 납땜 합금은 상기 기재의 평평한 면에 상기 다이아몬드 테이블의 평평한 면을 고정시킨다. 요소 13: 상기 다이아몬드 테이블의 돌출부 및 상기 기재의 구멍은 모두 원형이고, 상기 갭은 상기 돌출부와 상기 기재 사이의 실질적으로 일정한 반경 방향 갭이다. 요소 14: 상기 다이아몬드 테이블은 제1 열팽창 계수(CTE)를 가지며, 상기 기재는 제1 CTE보다 큰 제2 CTE를 가진다. 요소 15: 상기 납땜 합금에서의 압축은 상기 납땜 합금의 적어도 고상선 온도까지 유지된다. 요소 16: 상기 돌출부 및 상기 납땜 합금에 의해 점유되지 않는 위치에서 상기 구멍 내에 위치된 열전도성 재료 및 온도 감응 재료 중 하나를 더 포함한다. 요소 17: 하나 이상의 블레이드의 커터 포켓으로부터 연장되고 상기 기재의 구멍 내에 고정되는 포스트를 더 포함한다.Element 12 further comprises a flat surface around the protrusion of the diamond table in which the interface between the diamond table and the substrate is tightly coupled with a corresponding flat surface around the hole of the substrate, Fixes the flat surface of the diamond table on the flat surface of the substrate. Element 13: The projection of the diamond table and the hole of the substrate are all circular, and the gap is a substantially constant radial gap between the projection and the substrate. Element 14: The diamond table has a first coefficient of thermal expansion (CTE), and the substrate has a second CTE that is greater than the first CTE. Element 15: Compression in the braze alloy is maintained to at least the solidus temperature of the braze alloy. Element 16: further comprises one of a thermally conductive material and a temperature responsive material positioned in the hole in a position that is not occupied by the protrusion and the braze alloy. Element 17 further comprises a post extending from a cutter pocket of the one or more blades and fixed within the hole of the substrate.
비제한적인 예를 통하여, A, B, 및 C에 적용 가능한 예시적인 조합은 요소 10과 함께 요소 9를 포함한다.By way of non-limiting example, an exemplary combination applicable to A, B, and C includes element 9 with element 10.
그러므로, 개시된 시스템 및 방법은 언급된 목적 및 이점뿐만 아니라 본원에 내포된 장점 및 이점을 달성하는데 적합하다. 상기된 특정 실시형태는 본 발명의 교시가 본 명세서의 교시의 이점을 가지는 상이하지만 당업자에게 명백한 동등한 방식으로 수정되고 실시될 수 있음에 따라서 단지 예시적인 것이다. 또한, 이하의 청구항들에 기재된 것 외에 도시된 구성 또는 설계의 상세를 제한하도록 의도되지 않는다. 그러므로, 상기된 특정의 예시적인 실시형태는 변경, 조합 또는 수정될 수 있으며, 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위 내에서 고려되는 것이 명백하다. 본 명세서에서 예시적으로 개시된 시스템 및 방법은 본 명세서에서 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 및/또는 본 명세서에서 개시된 임의의 선택 요소의 부재시에 적절하게 실시될 수 있다. 조성물 및 방법이 다양한 성분 또는 단계를 "포함하는", "함유하는" 또는 "구비하는" 것으로 기술되지만, 조성물 및 방법은 또한 다양한 성분 및 단계로 "필수적으로 이루어지거나" 또는 "이루어질 수 있다". 상기에서 개시된 모든 수치 및 범위는 일부 양만큼 달라질 수 있다. 하한 및 상한을 가지는 수치 범위가 개시될 때마다, 상기 범위 내에 놓이는 임의의 수 및 임의의 포함된 범위는 구체적으로 개시된다. 특히, 본원에 개시된 모든 값("약 a 내지 약 b", 또는 동등하게 "약 a로부터 b까지" 또는 동일하게 "약 a-b"로부터의 형태를 하는)은 값의 더욱 넓은 범위 내에 포함되는 모든 수치와 범위를 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 특허권자에 의해 명시적으로 명확하게 한정되지 않으면, 청구항의 용어는 용어의 분명하고 평범한 의미를 가진다. 더욱이, 청구항에서 사용된 바와 같은 단수 표현은 본 명세서에서 이를 소개하는 하나 이상의 요소를 의미하는 것으로 정의된다. 본 명세서 및 본 명세서에서 참고에 의해 통합될 수 있는 하나 이상의 특허 및 다른 문헌에서 단어 또는 용어의 용법에서의 임의의 상충이 존재하면, 본 명세서와 일치하는 정의가 채택되어야 한다.The disclosed system and method are therefore suitable for achieving the objects and advantages mentioned, as well as the advantages and advantages contained herein. The particular embodiments described above are merely illustrative as the teachings of the present invention may be modified and practiced in the equivalent manner apparent to those skilled in the art having the benefit of the teachings herein. Further, it is not intended to limit the details of construction or design shown in addition to those described in the following claims. It is therefore evident that the particular exemplary embodiments described above may be altered, combined or modified, and all such modifications are considered within the scope of the present invention. The systems and methods illustratively described herein may suitably be implemented in the absence of any elements not specifically disclosed herein and / or any optional elements described herein. Compositions and methods are " comprising, "" comprising" or "comprising " a variety of components or steps, the compositions and methods may also be" essentially "or" All numbers and ranges disclosed above may vary by some amount. Whenever a numerical range having a lower limit and an upper limit is disclosed, any number falling within the range and any included range are specifically disclosed. In particular, all values disclosed herein (from "about a to about b ", or equivalently, from about a to b or equivalently" about ab "), And scope of the present invention. Also, unless explicitly and explicitly limited by the patentee, the term of the claim has a clear and generic meaning of the term. Moreover, the singular representation as used in the claims is defined herein to mean one or more elements that introduce it herein. Where there is any conflict in the use of words or terms in one or more patents and other documents that may be incorporated herein by reference and hereby incorporated by reference, the definitions consistent with this specification should be adopted.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 임의의 물품을 분리하는 용어 "및" 또는 "또는"와 함께, 일련의 물품에 선행하는 구문 "적어도 하나"는 물품의 각각의 부재(즉, 각각의 물품)보다는 전체로서 물품을 수정한다. 구문 "적어도 하나"는 의미가 물품들 중 임의의 하나 및/또는 물품들의 임의의 조합 중 적어도 하나, 및/또는 물풀들의 각각의 적어도 하나를 포함하는 것을 허용한다. 예로서, 구문 "A, B, 및 C 중 적어도 하나" 또는 "A, B 또는 C 중 적어도 하나"는 각각 오직 A, 오직 B 또는 오직 C만; A, B 및 C의 임의의 조합; 및/또는 A, B, 및 C의 각각의 적어도 하나를 지칭한다.As used herein, the phrase "at least one" preceding a series of articles, along with the terms "and or" Modify the article as a whole. The phrase "at least one" permits the meaning to include at least one of any one of any of the articles and / or any combination of the articles, and / or each of the waterfalls. By way of example, at least one of the phrases "A, B and C" or "at least one of A, B or C" Any combination of A, B, and C; And / or at least one of each of A, B, and C.
Claims (20)
기재(substrate)를 적어도 부분적으로 관통하는 구멍을 획정하는(defining) 상기 기재;
상기 기재 및 다이아몬드 테이블이 표준 온도 및 압력(STP)에 있을 때 0.001 내지 0.010 인치의 범위인 갭이 돌출부와 상기 기재 사이에 획정되도록, 상기 구멍 내에 수용되는 상기 돌출부를 포함하는 상기 다이아몬드 테이블; 및
상기 다이아몬드 테이블과 상기 기재 사이의 계면에서 상기 기재에 상기 다이아몬드 테이블을 결합시키는 납땜 합금으로서, 상기 납땜 합금의 적어도 일부분이 상기 다이아몬드 상의 돌출부와 상기 기재에 있는 구멍 사이에서 압축 상태로 상기 갭에 배치되는, 상기 납땜 합금을 포함하는, 드릴 비트용 커터.As a cutter for a drill bit,
Said substrate defining an aperture at least partially through the substrate;
The diamond table including the protrusion received within the hole such that a gap in the range of 0.001 to 0.010 inches is defined between the protrusion and the substrate when the substrate and the diamond table are at standard temperature and pressure (STP); And
A braze alloy joining the diamond table to the substrate at an interface between the diamond table and the substrate, wherein at least a portion of the braze alloy is disposed in the gap in a compressed state between the protrusion on the diamond and the hole in the substrate And the solder alloy.
기재를 적어도 부분적으로 관통하는 구멍을 획정하는 상기 기재;
다이아몬드 테이블; 및
상기 다이아몬드 테이블로부터 상기 구멍 내로 적어도 부분적으로 연장되고, STP에 있을 때 돌출부와 상기 기재 사이의 억지 끼워맞춤을 통해 상기 기재와 직접 기계적으로 접촉하는 상기 돌출부를 포함하는, 드릴 비트용 커터. A cutter for a drill bit,
The substrate defining a hole at least partially through the substrate;
Diamond table; And
And at least partially extending into the hole from the diamond table and in direct mechanical contact with the substrate through an interference fit between the protrusion and the substrate when in the STP.
비트 본체로부터 연장되는 하나 이상의 블레이드를 가지는 상기 비트 본체; 및
상기 하나 이상의 블레이드에 고정되는 복수의 커터를 포함하되, 상기 복수의 커터 중 적어도 하나의 커터는,
기재를 적어도 부분적으로 관통하는 구멍을 획정하는 상기 기재;
상기 기재 및 다이아몬드 테이블이 표준 온도 및 압력(STP)에 있을 때 0.001 내지 0.010 인치의 범위인 갭이 돌출부와 상기 기재 사이에 획정되도록, 상기 구멍 내에 수용되는 상기 돌출부를 포함하는 상기 다이아몬드 테이블; 및
상기 다이아몬드 테이블과 상기 기재 사이의 계면에서 상기 기재에 상기 다이아몬드 테이블을 결합시키는 납땜 합금으로서, 상기 납땜 합금의 적어도 일부분이 상기 다이아몬드 상의 상기 돌출부와 상기 기재에 있는 상기 구멍 사이에서 압축 상태로 상기 갭에 배치되는, 상기 납땜 합금을 포함하는, 드릴 비트.As a drill bit,
The bit body having at least one blade extending from the bit body; And
And a plurality of cutters fixed to the one or more blades, wherein at least one of the plurality of cutters comprises:
The substrate defining a hole at least partially through the substrate;
The diamond table including the protrusion received within the hole such that a gap in the range of 0.001 to 0.010 inches is defined between the protrusion and the substrate when the substrate and the diamond table are at standard temperature and pressure (STP); And
At least a portion of the solder alloy being in a compressed state between the protrusions on the diamond and the holes in the substrate, the solder alloy being bonded to the substrate at the interface between the diamond table and the substrate, Wherein the solder alloy is disposed on the first surface of the substrate.
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