KR20180008399A

KR20180008399A - 다이아몬드 테이블 파손을 완화시키도록 구성된 커팅 요소, 이러한 커팅 요소를 포함하는 지반 시추 공구, 및 관련 방법

Info

Publication number: KR20180008399A
Application number: KR1020177027054A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에이. 스토키; 수레쉬 지. 파텔; 알레한드로 플로레스; 콘래드 이즈빈스키
Original assignee: 베이커 휴지스, 어 지이 컴패니, 엘엘씨
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2018-01-24
Also published as: EP3268571A4; US20160265285A1; WO2016145318A1; CN107429539A; EP3623571A1; US10465447B2; ZA201706387B; EP3268571A1; EP3268571B1; CN107429539B

Abstract

본 발명의 커팅 요소는 그 전방 커팅면에서 스폴링을 완화시키록 구성된다. 커팅 요소는 정면 커팅면이 한정된 다이아몬드 테이블과, 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면에 한정된 적어도 하나의 오목부를 포함한다. 적어도 하나의 오목부는 25.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭 및 25.0㎛ 내지 600㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가진다. 그 전방 커팅면에서 스폴링을 완화시키도록 구성된 커팅 요소를 형성하는 방법이 개시된다. 방법은 25.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭 및 25.0㎛ 내지 600㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가지도록 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면 상에서 적어도 하나의 오목부를 형성하는 단계를 포함한다. 그 전방 커팅면 상의 스폴링을 완화시키도록 구성된 커팅 요소를 사용하는 방법이 개시된다.

Description

다이아몬드 테이블 파손을 완화시키도록 구성된 커팅 요소, 이러한 커팅 요소를 포함하는 지반 시추 공구, 및 관련 방법

우선권 주장

본 출원은 "Cutting Elements Configured to Mitigate Diamond Table Failure, Earth-boring tools Including Such Cutting Elements, and Related Methods"이라는 명칭으로 2015년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 가출원 제14/656,036호의 출원일의 이익을 주장한다.

기술분야

본 발명의 실시예들은 지반 시추 공구(earth-boring tool), 이러한 지반 시추 공구용 다이아몬드 테이블을 포함하는 커팅 요소들, 및 관련 방법에 관한 것이다.

유정 보어(wellbore)들은 예를 들어 지하의 형성물(subterranean formation)로부터 오일과 가스의 추출 및 지하의 형성물로부터 지열의 추출을 포함하는 다양한 목적을 위해 지하의 형성물에 형성된다. 유정 보어들은 예를 들어 지반 시추 회전식 드릴 비트와 같은 드릴 비트(drill bit)를 사용하여 지하의 형성물에 형성될 수 있다. 예를 들어 고정 커터 비트(본 발명의 기술 분야에서 종종 "드래그" 비트로서 지칭됨), 롤링 커터 비트(본 발명의 기술 분야에서 종종 "록(rock)" 비트로서 지칭됨), 다아이몬드 함침 비트(diamond-impregnated bit), 및 하이브리드 비트(예를 들어 고정 커터 및 롤링 커터를 모두 포함할 수 있는)를 포함하는 상이한 형태의 지반 시추 회전식 드릴 비트들이 본 발명의 기술 분야에서 공지되어 있다. 드릴 비트는 회전되고 지하의 형성물 내로 전진된다. 드릴 비트가 회전함에 따라서, 커터 또는 그 연마 구조체들은 유정 보어를 형성하도록 형성물 물질을 커팅, 압착, 전단 및/또는 연마한다. 드릴 비트에 의해 천공된 유정 보어의 지름은 드릴 비트의 가장 큰 외경에 배치된 커팅 구조체에 의해 한정될 수 있다.

드릴 비트는 본 발명의 기술 분야에서 "드릴 스트링(drill string)"으로서 지칭되는 것의 단부에 직접 또는 간접적으로 결합되고, 드릴 스트링은, 단부 대 단부(end-to-end)로 연결되고 형성물의 표면으로부터 유정 보어 내로 연장되는 일련의 세장형 관형 세그먼트들을 포함한다. 종종 드릴 비트를 포함하는 다양한 공구 및 구성 요소들은 천공되는 유정 보어의 바닥에서 드릴 스트링의 원위 단부에 함께 결합될 수 있다. 공구 및 구성 요소들의 이러한 조립체는 본 발명의 기술 분야에서 "저부-구멍 조립체"(bottom-hole assembly: BHA)"로 지칭된다.

드릴 비트는 형성물의 표면으로부터 드릴 스트링을 회전시키는 것에 의해 유정 보어 내에서 회전될 수 있거나, 또는 드릴 비트는, 드릴 스트링에 또한 결합되고 유정 보어의 바닥 근방에 배치된 다운홀 모터(downhole motor)에 드릴 비트를 결합하는 것에 의해 회전될 수 있다. 다운홀 홀 모터는, 예를 들어, 드릴 비트가 장착되는 샤프트를 가지는 유압식 모이노형(Moineau-type) 모터를 포함할 수 있으며, 드릴 비트는 형성물의 표면으로부터 유체(예를 들어, 천공 진흙 또는 유체)를 드릴 스트링의 중심을 통해 아래로, 유압 모터를 통해 드릴 비트에 있는 노즐들을 통해 밖으로, 그리고 다시 드릴 스트링의 외부면과 유정 보어 내의 형성물의 노출된 표면 사이의 환형 공간을 통해 형성물의 표면 위로 펌핑하는 것에 의해 회전하도록 유발될 수 있다.

이용된 종래의 다결정 다이아몬드 콤팩트(polycrystalline diamond compact: PDC) 커팅 구조체에서, 예를 들어 고정 커터 및 하이브리드 회전식 드릴 비트 및 다른 천공 공구에서의 스폴(spall) 및 크랙은 이러한 커팅 구조체로 천공할 때 공통적인 문제이다. 이러한 커팅 구조체의 PDC 테이블에서 스폴링은 드릴 비트 및 다른 천공 공구의 효율성을 크게 감소시킬 수 있으며, 드릴 비트 또는 다른 천공 공구가 다른 천공 작업에서 사용되기 전에 PDC 테이블을 포함하는 커팅 구조체가 완전히 교체되어야만 하도록 PDC 테이블을 종종 사용할 수 없게 만든다.

이러한 요약은 청구된 요지의 주요 특징 또는 본질적인 특징을 증명하지 않으며, 어떤 방식으로도 청구된 요지의 범위를 제한하지 않는다.

본 발명의 일부 실시예들은 커팅 요소를 포함할 수 있다. 커팅 요소는 전방 커팅면(front cutting face)을 가지는 다이아몬드 테이블을 포함할 수 있으며, 커팅면은 외주변 가장자리, 및 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면 상에 획정된 적어도 하나의 오목부를 가진다. 적어도 하나의 오목부는, 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면과 교차하고 다이아몬드 테이블 내에서 베이스 벽으로 연장되는 측벽들을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 오목부의 측벽과 전방 커팅면의 외주변 가장자리에 가장 근접한 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 교차 지점은 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리로부터 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 거리에 위치되며, 적어도 하나의 오목부는 25.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭 및 25.0㎛ 내지600㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가진다.

본 발명의 일부 실시예들은 비트 본체(bit body)와, 비트 본체에 고정된 적어도 하나의 커팅 요소를 포함하는 지반 시추 공구를 포함한다. 커팅 요소는 전방 커팅면을 가지는 다이아몬드 테이블을 포함할 수 있으며, 커팅면은 외주변 가장자리, 및 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면 상에 획정된 적어도 하나의 오목부를 가진다. 적어도 하나의 오목부는, 다이아몬드 테이블의 상기 전방 커팅면과 교차하고 다이아몬드 테이블 내에서 베이스 벽으로 연장되는 측벽들을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 오목부의 측벽과 전방 커팅면의 외주변 가장자리에 가장 근접한 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 교차 지점은 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리로부터 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 거리에 위치되며, 적어도 하나의 오목부는 25.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭 및 25.0㎛ 내지 600㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가진다.

본 발명의 일부 실시예들은 스폴링을 완화시키도록 구성된 커팅 요소를 재사용하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 지반 시추 공구의 포켓 내로, 전방 커팅면 상에 획정된 25.0㎛ 내지 600㎛의 깊이와 25.0㎛ 내지 650㎛의 폭을 가지는 적어도 하나의 오목부를 가지는 다이아몬드 테이블을 포함하는 커팅 요소를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다. 그런 다음, 드릴 비트에 의한 천공 작업의 수행 및 커팅 요소의 다이아몬드 테이블에서 초기 스폴(initial spall)의 발생 후에, 커팅 요소는 천공을 위한 전방 커팅면의 미폴링 영역(unspalled area)을 제공하도록 포켓 내에서 그 길이 방향 축을 중심으로 회전될 수 있으며, 다른 천공 작업은 드릴 비트에 있는 커팅 요소로 수행될 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 실시예로서 간주되는 것을 특별히 지적하고 명백하게 청구하는 청구범위로 결론을 맺지만, 본 발명의 다양한 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 제공된 발명의 예시적인 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 보다 용이하게 확인될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 커팅 요소를 지니는 블레이드를 구비한 지반 시추 드릴 비트의 사시도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 오목부가 획정된 전방 커팅면을 포함하는 커팅 요소의 사시도;
도 3은 도 2의 커팅 요소의 다이아몬드 테이블의 부분 단면 측면도;
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 커팅 요소의 다이아몬드 테이블들의 부분 단면 측면도;
도 5는 도 2의 커팅 요소의 사시도;
도 6A 내지 도 6E는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 오목부가 그 위에 한정되는 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 평면도; 및
도 7A 내지 도 7F는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 그 측방 측면(lateral side surface)에 오목부가 획정된 커팅 요소의 다이아몬드 테이블의 사시도.

본 명세서에 제시된 예시들은 임의의 특정의 지반 시추 공구, 드릴 비트, 커팅 요소, 또는 이러한 공구 또는 비트의 구성 요소의 실제 도면이 아니며, 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용된 단지 이상적인 표현이다.

본 발명의 실시예들은 이러한 다이아몬드 테이블들에 있는 전방 커팅면들 및 측방 측면들(예를 들어, 배럴면들)에서 스폴링 및 크랙을 완화시키도록 구성된 다결정 다이아몬드 콤팩트(PDC) 테이블들에 한정된 오목부들을 가지는 커팅 요소를 포함할 수 있다. 편의상, 본 명세서에서 사용된 용어 "다이아몬드 테이블"은 당업자에게 공지된 바와 같이 고압, 고온(HTHP) 공정에서 형성된 상호 결합된 다이아몬드 결정들을 포함하는 다결정 다이아몬드 테이블을 의미하고 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "스폴"은, 실질적으로 2차원(예를 들어, 60㎛ 미만의 두께)이고, 스폴이 다이아몬드의 커팅면(cutting surface)의 적어도 일부분을 포함할 수 있도록 커팅 요소의 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면에 적어도 실질적으로 평행하게 발생하는 다이아몬드 테이블의 균열(fracture)로 인해 다이아몬드 테이블로부터 분리된, 커팅 요소의 다이아몬드 테이블의 조각(예를 들어, 칩, 플레이크(flake), 조각 등)을 의미한다. 그러나, 일부 경우에, "스폴"이 1mm 두께까지일 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "스폴링"은 다이아몬드 테이블로부터 분리되는 스폴을 의미한다. 일부 실시예들은 커팅 요소의 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면에 한정된 복수의 오목부를 포함한다. 일부 실시예는 커팅 요소의 다이아몬드 테이블의 측방 측면에 한정된 복수의 오목부를 포함한다. 일부 실시예들에서, 오목부들은 스폴이 오목부들에서 종료되도록 하는 것에 의해 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면 및/또는 측방 측면에 근접한 다이아몬드 테이블에서의 스폴링을 완화시키는 것을 돕는다. 일부 실시예들에서, 오목부들은 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면 및 측방 측면을 가로지르는 표면파 전파(surface wave propagation)를 억제하는 것에 의해 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면 및 측방 측면에서의 스폴링을 완화시키는 것을 돕는다. 일부 실시예들에서, 오목부들은, 전방 커팅면 또는 측방 측면에 근접한 다이아몬드 테이블의 초기 스폴 후에, 커팅 요소가 회전(즉, "스핀")되고 천공 작업에서 재사용될 수 있도록, 스폴링을 충분히 완화시킬 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "제1", "제2", "최상부", "저부", "상부", "하부", "외부", "내부"와 같은 임의의 상대 용어는 본 발명 및 도면을 이해하는데 있어서 명확하고 편리하게 하기 위해 사용되며, 문맥이 명확히 달리 지시하는 경우를 제외하고는 임의의 특정한 선호, 배향 또는 순서를 인용하지도 의존하지도 않는다. 예를 들어, 이러한 용어들은 (예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이) 장치가 배치되어 작동될 수 있는 표면에 대한 장치의 요소들의 배향을 나타낼 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "지반 시추 공구"는 형성물 물질을 제거하고, 형성물 물질의 제거를 통해 하나 이상의 지하의 형성물을 통한 보어(예를 들어, 유정 보어 등)를 형성하거나 또는 확장하는데 사용되는 임의의 공구를 의미하고 포함한다. 지반 시추 공구는 예를 들어 회전식 드릴 비트(고정 커터 또는 "드래그" 비트와 롤러 콘(roller cone) 또는 "록" 비트), 고정 커터와 롤러 요소들을 모두 포함하는 하이브리드 비트, 코어링 비트(coring bit), 퍼커션 비트(percussion bit), 바이센터 비트(bi-center bit), 리이머(확장 가능한 리이머 및 고정익 리이머(fixed-wing reamer)를 포함) 및 기타 소위 "구멍-개방(hole-opening)" 공구 등을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "커팅 요소"는 지반 시추 공구가 형성물에서 보어를 형성하거나 또는 확장하도록 사용될 때 형성물 물질을 커팅하거나 분해하도록 사용되는 지반 시추 공구의 임의의 요소를 의미하고 포함한다.

도 1은 본 발명의 지반 시추 공구의 실시예를 도시한다. 도 1의 지반 시추 공구는 복수의 블레이드(104)를 포함하는 비트 본체(102)를 가지는 고정 커터 회전식 드릴 비트(100)이며, 블레이드들은 비트 본체(102)로부터 외측으로 돌출하고, 유체 코스(fluid course)(106)들에 의해 서로 분리된다. 반경 방향 측면(드릴 비트(100)의 "게이지(gage)" 영역)들을 따라서 연장되는 유체 코스(106)들의 부분들은 종종 "정크 슬롯(junk slot)"으로서 지칭된다. 비트 본체(102)는 대체로 원통형인 내부 유체 플레넘(internal fluid plenum), 및 비트 본체(102)를 통해 비트 본체(102)의 외부 표면까지 연장되는 유체 통로(도시되지 않음)를 추가로 포함한다. 노즐(108)들은 천공 동안 드릴 비트(100)의 유압을 제어하기 위하여 비트 본체(102)의 외부 표면에 근접한 유체 통로들 내에 고정될 수 있다. 복수의 커팅 요소(110)는 각각의 블레이드(104)에 장착된다.

천공 작업 동안, 드릴 비트(100)는 드릴 스트링(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 드릴 비트(100)가 유정 보어 내에서 회전됨에 따라서, 천공 유체는 드릴 스트링 아래로, 드릴 비트(100)의 비트 본체(102) 내의 내부 유체 플레넘 및 유체 통로를 통하여, 그리고 드릴 비트(100)로부터 노즐(108)들을 통해 외부로 펌핑될 수 있다. 드릴 비트(100)의 커팅 요소(110)에 의해 발생되는 형성물 커팅물은 드릴 비트(100) 주위의 유체 코스(106)들을 통해 천공 유체와 함께 운반되고, 드릴 스트링 외부의 유정 보어 내의 환형 공간을 통해 유정 보어를 백업할 수 있다.

도 2는 도 1의 드릴 비트(100)의 커팅 요소(110)의 사시도이다. 커팅 요소(110)는 커팅 요소 기재(202), 및 다이아몬드 테이블(204)과 같은 일정 체적의 초연마재를 포함할 수 있다. 다이아몬드 테이블(204)은 전방 커팅면(206), 측방 측면(208), 및 전방 커팅면(206)에서 한정된 적어도 하나의 오목부(210)(예를 들어, 분열(disruption), 그루브, 조각(engraving), 채널 등)를 포함할 수 있다. 다이아몬드 테이블(204)은 커팅 요소 기재(202) 상에 배치될 수 있고, 계면(interface)(209)은 커팅 요소 기재(202)와 다이아몬드 테이블(204) 사이에 한정될 수 있다. 전방 커팅면(206)은 커팅 요소 기재(202)와 다이아몬드 테이블(204) 사이의 계면(209)에 대향하는 다이아몬드 테이블(204)의 측면 상의 다이아몬드 테이블(204)의 표면이다. 일부 실시예들에서, 측방 측면(208)은 대체로 원통형 형상을 가질 수 있으며, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)(예를 들어, 커팅날)로부터 커팅 요소 기재(202)와 다이아몬드 테이블(204) 사이의 계면(209)의 주변 가장자리로 연장될 수 있다. 선택적으로, 다이아몬드 테이블(204)은 전방 커팅면(206)과 측방 측면(208)의 교차 지점에 모따기된 가장자리(212)를 가질 수 있다. 모따기된 가장자리(212)가 추가적인 모따기 표면들을 가질 수 있을지라도, 도 2에 도시된 다이아몬드 테이블(204)의 모따기된 가장자리(212)는 단일 모따기 표면(214)을 가지며, 이러한 모따기 표면들은 본 발명의 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 도면에 도시된 바와 같은 모따기 표면(214)의 모따기 각도와 다른 모따기 각도로 배향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커팅 요소 기재(202)는 대체로 원통형 형상을 가질 수 있다. 상기된 바와 같이, 다이아몬드 테이블(204)은 PDC의 형태를 하는 다결정 다이아몬드(PCD) 물질을 포함할 수 있다.

커팅 요소 기재(202)는 비교적 경질이며 내마모성인 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 커팅 요소 기재(202)는 세라믹-금속 복합 재료("서멧(cermet)" 재료로 종종 지칭되는)로 형성되고 이러한 것을 포함할 수 있다. 커팅 요소 기재(202)는 탄화 텅스텐 입자들이 금속 결합재에서 함께 시멘트 결합된(cemented) 시멘트 결합 탄화 텅스텐 재료를 포함할 수 있다. 금속 결합재는 예를 들어 코발트, 니켈, 철 또는 그 합금 및 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 커팅 요소 기재(202)는 2개 이상의 부분(piece)을 포함하며, 하나의 부분은 다이아몬드 테이블(204)을 직접 지지하며, 하나 이상의 추가의 부분은 다이아몬드 테이블(204)을 직접 지지하는 기재의 측면 상에서 커팅 요소 기재에 결합된다. 어떠한 경우에도, 커팅 요소(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 블레이드(104)들 상의 포켓에서, 경납땜(brazing)에 의한 것과 같이 커팅 요소들의 기재(202)들에 의해 고정될 수 있다.

일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 한정된 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 외주변 가장자리(211)에 근접하여 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 한정된 복수의 오목부(210)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 예를 들어 복수의 동심원과 같은 패턴으로 배향될 수 있다. 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에서의 적어도 하나의 오목부(210)의 배향 및 배치는 도 5 및 도 6A 내지 도 6E와 관련하여 다음에 더욱 상세히 설명된다.

도 3은 도 2의 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 부분 단면 측면도이다. 적어도 하나의 오목부(210)의 치수는 적어도 하나의 오목부(210)의 치수, 형상 및 배향을 더욱 잘 나타내기 위해 과장되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 오목부(210)는 대향하는 측벽(302)들과 베이스 벽(304)을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 오목부(210)는 깊이(D) 및 폭(W)을 가질 수 있다. 오직 하나의 오목부(210)를 가지는 실시예에서, 오목부(210)의 반경 방향 최외측 측벽(302)과 전방 커팅면(206)의 교차 지점은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향으로 측정될 때, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 소정 거리(A)에 위치될 수 있다. 하나보다 많은 오목부(210)를 가지는 실시예에서, 반경 방향 최외측 오목부(306)의 반경 방향 최외측 측벽(302)의 교차 지점은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향으로 측정될 때, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 소정 거리(A)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(A)는 0.5㎜ 내지 4.0㎜ 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(A)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(A)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(A)는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 거리(A)는 커팅 요소(110)의 지름의 백분율일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(A)는 커팅 요소(110)의 지름의 4.0% 내지 42.0% 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(A)는 커팅 요소(110)의 지름의 4.0% 내지 13.0%의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, A는 커팅 요소(110)의 지름의 12.0% 내지 41%의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 커팅 요소(110)의 지름은 8㎜ 내지 25㎜ 범위 내에 있을 수 있다.

오목부(210)의 깊이(D)는 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)으로부터 적어도 하나의 오목부(210)의 베이스 벽(304)까지 연장되는 길이의 측정치일 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 600㎛ 범위 내에 있는 깊이(D)를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 300㎛ 범위 내에 있는 깊이(D)를 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 200㎛ 범위 내에 있는 깊이(D)를 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 150㎛ 범위의 깊이(D)를 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 100㎛ 범위 내에 있는 깊이(D)를 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 50㎛ 범위 내에 있는 깊이(D)를 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 75.0㎛ 내지 150㎛의 범위 내에 있는 깊이(D)를 가질 수 있다.

일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)은 상기된 바와 같이 HPHT 공정으로 다이아몬드 테이블을 형성하도록 사용되는 금속 촉매를 수용할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 금속 촉매는 전방 커팅면(206)의 뒤쪽과 같은 다이아몬드 테이블(204)의 일부분으로부터, 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)의 안쪽으로, 또는 모두로부터 실질적으로 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 촉매가 제거된 다이아몬드 테이블(204)의 전체 깊이를 통해 연장될 수 있는 한편, 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부는 실질적으로 촉매가 없는 다결정 다이아몬드의 깊이 내에 수용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 금속 촉매는 다이아몬드 테이블(204)의 일부분으로부터 실질적으로 제거되지 않을 수 있으며, 적어도 하나의 오목부(210)는 금속 촉매를 수용하는 다이아몬드 테이블(204)의 일부분에 한정될 수 있다. 금속 촉매가 다이아몬드 테이블(204)의 일부분으로부터 실질적으로 제거되지 않는 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)가 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 형성되는 동안, 다이아몬드 테이블(204)은 냉각될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전방 커팅면(206)은 히트 싱크(heat sink)로 냉각될 수 있다.

폭(W)은 적어도 하나의 오목부(210)의 제1 측벽(302)과, 제2 대향 측벽(302) 사이의 길이의 측정치일 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭(W)을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 300㎛ 범위 내에 있는 폭(W)을 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 250㎛ 내지 200㎛의 범위 내에 있는 폭(W)을 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 150㎛의 범위 내에 있는 폭(W)을 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 100㎛의 범위 내에 있는 폭(W)을 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 25.0㎛ 내지 50㎛의 범위 내에 있는 폭(W)을 가질 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 100.0㎛ 내지 200㎛ 범위 내에 있는 폭(W)을 가질 수 있다. 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 하나보다 많은 오목부(210)를 가지는 실시예에서, 오목부(210)는 서로에 대해 상이한 폭 및 깊이를 가질 수 있다. 또한, 오목부(210)들이 선형 벽들과 예리한 모서리들에서 접합된 플로어들을 가지는 것으로서 도시되었을지라도, 당업자는 표면들 사이의 이러한 직선성과 예리함 한정이 반드시 존재할 필요가 없고 본원에서 설명의 명료성을 위해 본 명세서에서 이용되었다는 것을 이해할 것이다.

하나 보다 많은 오목부(210)를 가지는 실시예들에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)과의 인접한 오목부(210)의 인접한 측벽(302)들의 교차 지점들 사이의 거리는 소정 거리(B)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(B)는 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(B)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜ 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(B)는 0.5㎜ 내지 1.0㎜ 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 거리(A), 오목부(210)의 폭(W), 및 오목부(210)들 사이의 임의의 거리(B)의 합일 수 있는 전체 거리(C)는 7.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 거리(C)는 5.5㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 거리(C)는 4.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 거리(C)는 3.5㎜보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 전체 거리(C)는 커팅 요소(110)의 지름의 백분율일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(C)는 커팅 요소(110)의 지름의 12.0% 내지 44.0% 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(C)는 커팅 요소(110)의 지름의 12.0% 내지 24.0% 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, C는 커팅 요소(110)의 지름의 38.0% 내지 44.0% 범위 내에 있을 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들의 표면은 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 적어도 대체로 직각일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 오목부(210)의 베이스 벽(304)은 적어도 대체로 평평하고, 그 표면은 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 적어도 대체로 평행할 수 있다. 더욱이, 비록 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들 및 베이스 벽(304)이 대체로 평평한 표면을 가지는 것으로서 본 명세서에서 설명되었을지라도, 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들 및 베이스 벽(304)이 곡선, 둥근, 경사진, 고르지 않은 및/또는 불규칙한 표면들이라는 것이 인식될 것이다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)의 폭(W)은 적어도 하나의 오목부(210)의 깊이(D) 내내 적어도 실질적으로 균일할 수 있다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)의 폭(W)은 적어도 하나의 오목부(210)의 깊이(D)가 증가함에 따라서 감소할 수 있다. 예를 들어, 오목부(210)의 베이스 벽(304)의 폭은 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에서의 적어도 하나의 오목부(210)의 폭(W)보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 측벽(302)들과의 베이스 벽(304)의 교차 지점들은 적어도 하나의 오목부(210) 주위에서의 응력 집중을 감소시키도록 둥글게 될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들과의 베이스 벽(304)의 교차 지점들이 예리하고 및/또는 불규칙할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

커팅 요소(110)를 사용하는 천공 작업 동안, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 있는 적어도 하나의 오목부(210)는 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)에서 얕은 스폴(shallow spall) 전파를 완화시키도록 구성될 수 있다. 용어 "얕은 스폴"은 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)으로부터 약 1.0㎛ 내지 60.0㎛의 거리에서 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 적어도 실질적으로 평행하게 일어나는 균열들에 의해 형성된 스폴을 지칭한다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 스폴이 적어도 하나의 오목부(210)에서 종료되도록 하는 것에 의해 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)에서의 얕은 스폴 전파를 완화시킬 수 있다. 다시 말하면, 적어도 하나의 오목부(210)가 다이아몬드 테이블(204)에서 재료 장벽의 공극을 생성할 수 있어서, 다이아몬드 테이블(204)에서의 균열이 적어도 하나의 오목부(210)에 도달할 때, 적어도 하나의 오목부(210)는 균열의 전파를 중단시킬 수 있고, 임의의 결과적인 스폴은 적어도 하나의 오목부(210)에서 다이아몬드 테이블(204)에서 분리될 수 있다. 따라서, 천공 작업에서, 커팅 요소(110)가 지반 형성물에 충돌할 때, 적어도 하나의 오목부(210)는 적어도 하나의 오목부(210)에서의 전파를 중지시키도록 다이아몬드 테이블(204)에서 적어도 일부 결과적인 균열(예를 들어, 파손, 크랙, 칩(chip) 등)을 유발할 수 있다. 그 결과, 적어도 하나의 오목부(210)가 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)에 인접하여 한정될 때, 적어도 하나의 오목부(210)는 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 반경 방향으로 안쪽을 향한 다이아몬드 테이블(204)에서의 위치 대신에 적어도 실질적으로 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211) 부근의 다이아몬드 테이블(204)에서만 일어나는 얕은 스폴을 제한하는 것을 도울 수 있다. 다음에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 것은 천공 작업 동안 초기 스폴 후에 재사용하는데 더욱 적합한 커팅 요소(110)를 유발할 수 있다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)을 통하고 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로지르는 표면파(예를 들어, 레일리 파(Rayleigh wave)) 전파를 억제(예를 들어, 방해, 정지, 최소화, 완화 등)하는 것에 의해 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)에서의 얕은 스폴 전파를 완화시킬 수 있다. 고체 재료를 통해 진행하는 일종의 음향파인 표면파는 고체 재료에 대한 국부적인 충격에 의해 발생될 수 있고, 물질 파손(material failure)(예를 들어, 스폴)에 기여할 수 있다. 그 결과, 표면파 전파를 억제하는 것에 의해, 적어도 하나의 오목부(210)는 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)에서의 얕은 스폴링을 완화시킬 수 있다. 또한, 표면파가 고체 재료를 통해 진행하기 때문에, 고체 재료에서의 기하학적 형태에서 단절(break)을 가지는 것에 의해, 적어도 일부 표면파는 억제될 수 있다. 본 발명자들에 의해 수행된 테스트는 50.0㎛ 내지 100.0㎛의 깊이를 가지는 오목부(210)들이 표면파 전파를 상당히 억제할 수 있다는 것을 보였다. 그러나, 테스트는 또한 오목부(210)의 깊이가 약 100.0㎛ 이상으로 증가함에 따라서, 표면파 전파를 감소시키는 효과가 동일한 비율로 계속 증가하지 않는다는 것을 보여준다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는, 천공 작업 동안 다이아몬드 테이블(204)에서 일어나는 초기 스폴이 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 일부분에만 제한될 수 있도록 얕은 스폴링을 충분히 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는, 다이아몬드 테이블(204)의 초기 스폴이 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 6.5㎜보다 작은 거리에서 반경 방향으로 안쪽을 향하여 오직 연장되도록 얕은 스폴링을 완화시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 초기 스폴이 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 3.0㎜보다 작은 거리에서 반경 방향으로 안쪽을 향해 오직 연장되도록 얕은 스폴링을 완화시킬 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 초기 스폴이 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 2.0㎜보다 작은 거리에서 반경 방향으로 안쪽을 향해 오직 연장되도록 얕은 스폴링을 완화시킬 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 초기 스폴이 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 1.5㎜보다 작은 거리에서 반경 방향으로 안쪽을 향해 오직 연장되도록 얕은 스폴링을 완화시킬 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)에서의 초기 스폴이 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 1.1㎜보다 작은 거리에서 반경 방향으로 안쪽을 향해 오직 연장되도록 얕은 스폴링을 완화시킬 수 있다. 그 결과, 수명(즉, 사용 동안 커팅 요소(110)가 충분히 유효하게 유지되는 시간의 양)은 본 명세서에 기술된 바와 같이 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에서 적어도 하나의 오목부(210)를 한정하는 것에 의해 커팅 요소(110)를 위해 증가될 수 있다.

초기 스폴이 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 반경 방향으로 안쪽을 향해, 본 명세서에 기술된 바와 같은 거리보다 작게 연장되도록 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206) 상의 초기 스폴을 제한하는 것에 의해, 커팅 요소(110)는 재사용될 수 있다. 그러므로, 초기 스폴이 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 반경 방향으로 안쪽을 향해 오직 소정 거리 연장되도록 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206) 상에서의 초기 스폴을 제한하는 것은 커팅 요소(110)의 재사용 능력을 크게 증가시킬 수 있으며, 이러한 것은 상당한 비용 절감 및 사용자를 위한 증가된 이익 마진으로 이어질 수 있다.

예를 들어, 도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 천공 작업 동안, 초기 스폴이 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에서 일어난 후에, 천공 작업은 중단될 수 있으며, 커팅 요소(110)는 드릴 비트(100)에 있는 블레이드(104)의 커팅 요소 포켓 내에서 그 길이 방향 축을 중심으로 회전(즉, "선회")될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커팅 요소(110)는, 열을 통해 커팅 요소(110)와 블레이드(104)의 포켓 사이의 경납땜 결합을 파괴하고, 형성물과의 접촉을 위해 다이아몬드 테이블(204)의 미폴링 부분을 제공하도록 커팅 요소 포켓 내에서 커팅 요소(110)를 회전시키는 것에 의해 블레이드(104)의 커팅 요소 포켓 내에서 회전될 수 있다. 이러한 배향에서, 커팅 요소(110)는 블레이드(104)의 커팅 요소 포켓에 다시 결합되고, 커팅 요소(110)는 다른 천공 작업에서 계속 사용될 수 있다. 그러므로, 커팅 요소(110)는, 초기 스폴이 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)에서 발생할 때마다 전체 커팅 요소(110)를 교체하는 것이 회피될 수 있도록 재사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 레이저 제거를 통해 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 재료는 레이저 빔으로 다이아몬드 테이블(204)에 조사하는 것에 의해 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)으로부터 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 재료가 다이아몬드 테이블(204)로부터 증발하거나 또는 승화하거나 또는 달리 제거될 때까지, 재료는 레이저 빔에 의해 가열될 수 있다. 비록 적어도 하나의 오목부(210)가 레이저 제거를 통해 형성되는 것으로서 본 명세서에서 설명되었을지라도, 적어도 하나의 오목부(210)가 예를 들어 천공, 커팅, 밀링, 화학 에칭, 방전 가공(EDM) 등과 같은 임의의 수의 방법을 통해 형성될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)가 형성된 후에, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 재료와 다른 재료로 채워질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)가 형성된 후에, 적어도 하나의 오목부(210)는 탄화 규소로 채워질 수 있다.

도 4A 및 도 4B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커팅 요소(110)들의 다이아몬드 테이블(204)들의 부분 단면 측면도이다. 도 4A 및 도 4B를 함께 참조하면, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들의 표면은 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 대해 예각(β)으로 배향될 수 있다. 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들의 표면은 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 대해 특정 방향으로 전파하도록 균열의 안내를 용이하게 하기 위하여 전방 커팅면(206)에 대해 예각으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들의 표면이 전방 커팅면(206)에 대해 예각(β)으로 배향될 수 있어서, 균열이 다이아몬드 테이블(204) 내에서 일어날 때, 균열은 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들의 표면의 배향에 의존하여 측방 측면(208) 또는 다이아몬드 테이블(204)의 중심축을 향해 더욱 전파하기 쉽다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)의 측벽(302)들의 표면이 전방 커팅면(206)에 대해 예각(β)으로 배향될 수 있어서, 전방 커팅면(206)이 파손될 때, 균열은 파손 후에 다이아몬드 테이블(204) 자체가 예리하게 되도록 전파된다.

하나보다 많은 오목부(210)를 가지는 실시예에서, 제1 오목부(210)의 측벽(302)들의 표면은 전방 커팅면(206)에 적어도 대체로 직각으로 배향될 수 있고, 제2 오목부(210)의 측벽(302)들의 표면은 전방 커팅면(206)에 대해 예각(β)으로 배향될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 오목부(210) 및 제2 오목부(210) 모두의 측벽(302)들의 표면은 전방 커팅면(206)에 대해 예각(β)으로 배향될 수 있다.

도 5는 그 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 복수의 오목부(210)를 가지는 도 2의 커팅 요소(110)의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 있는 복수의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 외주변 가장자리(211)에 의해 한정된 주변 원(508)과 동심인 복수의 동심원(502)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 동심원(502)들은 분할될 수 있다. 바꾸어 말하면, 각각의 동심원(502)은 연속적이지 않을 수 있지만, 원의 형상으로 배향된 복수의 개별 오목부(210)에 의해 한정될 수 있다. 각각의 동심원(502)을 형성하는 적어도 하나의 오목부(210)는 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)에서의 얕은 스폴 전파를 완화시키기 위해 분할될 수 있는 한편, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 구조적 완전성을 더욱 유지한다. 일부 실시예들에서, 동심원(502)은 연속적일 수 있다. 바꾸어 말하면, 각각의 동심원(502)은 단일의 연속적인 오목부(210)일 수 있다.

일부 실시예들에서, 반경 방향 최외측 동심원(502)의 반경 방향 최외측 측벽(302)과 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 교차 지점은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통해서 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향으로 측정될 때, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 거리(X)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(X)는 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(X)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(X)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(X)는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(X)는 커팅 요소(110)의 지름의 백분율일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(X)는 커팅 요소(110)의 지름의 4.0% 내지 42.0%의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(X)는 커팅 요소(110)의 지름의 4.0% 내지 13.0%의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, X는 커팅 요소(110)의 지름의 12.0% 내지 41%의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 인접한 동심원(502)들의 인접한 측벽(302)들과 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 교차 지점들 사이의 거리는 거리(E)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(E)는 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(E)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(E)는 0.5㎜ 내지 1.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 반경 방향 최내측 동심원(502)의 반경 방향 최내측 측벽까지의 전체 거리(F)는 7.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 거리(F)는 5.5㎜보다 작을 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 전체 거리(F)는 4.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 거리(F)는 3.5㎜보다 작을 수 있다.

일부 실시예들에서, 전체 거리(F)는 커팅 요소(110)의 지름의 백분율일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(F)는 커팅 요소(110)의 지름의 12.0% 내지 44.0%의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(F)는 커팅 요소(110)의 지름의 12.0% 내지 24.0%의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, F는 커팅 요소(110)의 지름의 38.0% 내지 44.0%의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 최외측 동심원(502)은 분할될 수 있으며, 적어도 하나의 내부 동심원(502)은 연속적일 수 있다. 다른 실시예들에서, 최외측 동심원(502)은 연속적일 수 있으며, 적어도 하나의 내부 원은 분할될 수 있다. 일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)이 적어도 하나의 오목부(210)에 의해 한정된 하나의 원만을 포함할 수 있고, 단지 하나의 원이 다이아몬드 테이블(204)의 외주변 가장자리(211)에 의해 한정된 주변 원(508)과 동심일 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다.

도 6A 내지 도 6E는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 적어도 하나의 오목부(210)를 가지는 커팅 요소(110)들의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면의 평면도이다. 도 6A를 참조하면, 일부 실시예들에서, 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)은 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)에 의해 한정된 주변 원(508)과 동심인 복수의 분할된 동심원(602)에 배향된 복수의 오목부(210)를 포함할 수 있다. 복수의 분할된 동심원(602)을 형성하는 복수의 오목부(210)의 각각의 오목부는 오목부를 형성하는 각각의 원의 형상과 정렬되는 길이 방향 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가의 오목부(608)는 복수의 분할된 동심원(602)을 형성하는 복수의 오목부(210)의 인접한 오목부(210)들 사이에 한정될 수 있다. 각각의 추가의 오목부(608)는 그 사이에 각각의 추가 오목부(608)가 배향되는 인접한 오목부(210)들의 길이 방향의 길이에 적어도 실질적으로 직각인 길이 방향의 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)은 복수의 오목부(210)에 의해 형성된 분할된 동심원(602)에 대한 반경 방향 최내측 동심원(606)을 추가로 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 복수의 분할된 동심원(602)의 반경 방향 최외측 분할된 동심원의 반경 방향 최외측 측벽(302)과 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 교차 지점은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향으로 측정될 때 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 소정 거리(G)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(G)는 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(G)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(G)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(G)는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다.

전방 커팅면(206)과의 인접 분할된 동심원(602)의 인접한 측벽(302)들의 교차 지점들 사이의 거리는 소정 거리(H)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(H)는 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(H)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(H)는 0.5㎜ 내지 1.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)와, 전방 커팅면(206)과의 반경 방향 최내측 동심원(606)의 반경 방향 최내측 측벽의 교차 지점 사이의 거리일 수 있는 전체 거리(J)는 7.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 거리(J)는 5.5㎜보다 작을 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 전체 거리(J)는 4.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 거리(J)는 3.5㎜보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 전체 거리(J)는 커팅 요소(110)의 지름의 백분율일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(J)는 커팅 요소(110)의 지름의 12.0% 내지 44.0%의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(J)는 커팅 요소(110)의 지름의 12.0% 내지 24.0%의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, J는 커팅 요소(110)의 지름의 38.0% 내지 44.0%의 범위 내에 있을 수 있다.

도 6B를 참조하면, 일부 실시예들에서, 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)은 복수의 오목부(210)를 포함할 수 있으며, 복수의 오목부(210)의 각각의 오목부(210)는 복수의 원(618)의 각각의 원을 형성한다. 복수의 원(618)은 서로 인접하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)에 근접하여 배향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 원형(618)의 지름은 크기가 변할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)에 가장 근접한 원(618)들의 그룹은 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)에 덜 근접한 원(618)들의 그룹보다 큰 지름을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 원형(618)은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향으로 측정될 때 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터의 거리의 범위 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 복수의 원(618)은 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 1.0㎜ 내지 6.5㎜의 범위 내에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 원(618)은 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 1.0㎜ 내지 4.5㎜의 범위 내에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 원(618)은 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 1.0㎜ 내지 3.5㎜의 범위 내에 위치될 수 있다.

도 6C를 참조하면, 일부 실시예들에서, 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)은 전방 커팅면(206)을 가로지르는 그리드(622)로 배향된 복수의 선형 오목부(620)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 선형 오목부(620)는 분할될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 선형 오목부(620)는 연속적일 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 선형 오목부(620) 중 일부는 분할될 수 있고, 선형 오목부(620) 중 일부는 연속적일 수 있다.

도 6D를 참조하면, 일부 실시예들에서, 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)은 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)에 근접하여 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 부분(632)을 따라서 연장되는 정현파 형상 오목부(624)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정현파 형상 오목부(624)의 마루부(crest)(626)들에서 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)과의 정현파 형상 오목부(624)의 반경 방향 최외측 측벽(302)의 교차 지점들은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향으로 측정될 때 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 소정 거리(M)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(M)는 0.5㎜ 내지 4.0㎜ 범위의 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(M)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(M)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(M)는 1.0㎜ 내지 1.5㎜ 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 정현파 형상 오목부(624)의 골짜기부(trough)(628)들에서 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)과의 정현파 형상 오목부(624)의 반경 방향 최내측 측벽의 교차 지점들은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향으로 측정될 때 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 소정 거리(N)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(N)는 7.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(N)는 5.5㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(N)는 4.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(N)는 3.5㎜보다 작을 수 있다.

일부 실시예들에서, 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)은 2개 이상의 동심의 정현파 형상 오목부(624)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정현파 형상 오목부(624) 또는 오목부(210)는 분할될 수 있다. 일부 실시예들에서, 정현파 형상 오목부(624) 또는 오목부(210)는 연속적일 수 있다. 2개 이상의 동심의 정현파 형상 오목부(624)를 가지는 일부 실시예들에서, 제1 정현파 형상 오목부(624)는 분할될 수 있고, 제2 정현파 형상 오목부(624)는 연속적일 수 있다.

도 6E를 참조하면, 일부 실시예들에서, 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)은 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)에 근접한 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 부분(632)을 따라서 연장되는 2개의 교차 정현파 형상 오목부(624)를 포함할 수 있다. 2개의 교차 정현파 형상 오목부(624)는 2개의 교차 정현파 형상 오목부(624)의 노드(630)들에서 교차할 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개의 교차 정현파 형상 오목부(624)의 마루부(626)들에서 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)과의 2개의 교차 정현파 형상 오목부(624)의 반경 방향 최외측 측벽(302)들의 교차 지점들은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향으로 측정될 때 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 소정 거리(P)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(P)는 0.5㎜ 내지 4.0㎜ 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(P)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜ 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(P)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜ 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(P)는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 2개의 교차 정현파 형상 오목부(624)의 골짜기부(628)들에서 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)과의 2개의 교차 정현파 형상 오목부(624)의 반경 방향 최내측 측벽(302)들의 교차 지점들은, 커팅 요소(110)의 중심축을 통하고 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)을 가로질러 연장되는 축을 따라서 반경 방향을 측정될 때 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 소정 거리(Q)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(Q)는 7.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(Q)는 5.5㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(Q)는 4.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(Q)는 3.5㎜보다 작을 수 있다.

비록 적어도 하나의 오목부(210)가 본 명세서에서 상기된 형상 및 배향을 가지는 것으로 설명되었을지라도, 적어도 하나의 오목부(210)가 임의의 기하학적 형상의 오목부를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 적어도 하나의 오목부(210)는 직사각형, 삼각형, 타원형, 원호, 육각형, 팔각형 등의 형상을 하는 적어도 하나의 오목부를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 오목부(210)는 직사각형, 삼각형, 타원형, 원호, 육각형, 팔각형 등의 부분만을 형성하는 적어도 하나의 오목부를 포함할 수 있다.

또한, 도 7A 내지 도 7F는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커팅 요소(110)들의 다이아몬드 테이블(204)들의 사시도이다. 도 7A를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)에서 한정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 오목부(210)는 측방 측면(208)에서 한정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 오목부(210)의 길이 방향 길이는 서로 및 커팅 요소(110)의 길이 방향 길이에 적어도 실질적으로 평행하게 배향될 수 있다. 다시 말하면, 복수의 오목부(210)의 길이 방향 길이는 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 적어도 실질적으로 직각으로 배향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)을 따라서 적어도 실질적으로 고르게 이격될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)로부터 다이아몬드 테이블(204)과 커팅 요소 기재(202) 사이의 계면(209)으로 연장될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면의 외주변 가장자리(211)로부터 다이아몬드 테이블(204)과 커팅 요소 기재(202) 사이의 계면(209)으로 연장되는 대신에 오직 측방 측면(208)만을 따라서 연장될 수 있다.

일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)에 있는 적어도 하나의 오목부(210)는 천공 작업에서 사용 동안 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)에서의 파손(예를 들어, 스폴링, 크랙, 칩, 파쇄 등)을 완화시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 파손이 적어도 하나의 오목부(210)에서 종료하도록 하는 것에 의해 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)에서의 균열을 완화시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)에서 재료 장벽의 공극을 생성할 수 있어서, 다이아몬드 테이블(204)에서의 균열이 적어도 하나의 오목부(210)에 도달할 때, 적어도 하나의 오목부(210)가 균열의 전파를 중지시킬 수 있으며, 임의의 결과적인 칩은 적어도 하나의 오목부(210)에서 다이아몬드 테이블(204)로부터 분리된다. 그 결과, 측방 측면(208)이 서로 평행하게 배향된 복수의 오목부(210)를 포함할 때, 복수의 오목부(210)는, 인접한 오목부(210)를 지나 다이아몬드 테이블(204) 전체에 걸쳐 전파하는 대신에, 복수의 오목부(210)의 인접한 오목부(210)들 사이의 공간들 내의 측방 측면(208)에서 발생하는 균열을 제한하는 것을 도울 수 있다. 다시 말하면, 측방 측면(208)이 균열되면, 여기에서, 균열은 2개의 인접한 오목부(210) 사이에서 시작하고, 균열은 2개의 인접한 오목부(210) 사이에서 적어도 부분적으로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)에서 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)을 가로지르는 표면파 전파를 억제(예를 들어, 방해, 정지, 최소화 등)하는 것에 의해 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)을 가로지르는 파손을 완화시킬 수 있다.

일부 실시예들에서, 복수의 오목부(210)는 분할될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 오목부(210)는 연속적일 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 복수의 오목부(210) 중 일부는 분할될 수 있고, 복수의 오목부(210) 중 일부는 연속적일 수 있다.

도 7B 및 도 7C를 함께 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 선형 오목부(702)는 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)을 따라서 한정될 수 있으며, 적어도 하나의 선형 오목부(702)의 길이 방향 길이는 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 적어도 실질적으로 평행할 수 있다. 다시 말하면, 적어도 하나의 선형 오목부(702)의 길이 방향 길이는 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)의 외주변 가장자리(211)에 의해 한정된 주변 원(508)에 평행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 측방 측면(208)과의 적어도 하나의 선형 오목부(702)의 축 방향 최상측 측벽의 교차 지점(다이아몬드 테이블(204)이 배치될 수 있는 표면에 대해 도 7B 및 도 7C에 도시된 사시도로부터 보았을 때)은 전방 커팅면(206)으로부터 축 방향으로 측정될 때 전방 커팅면(206)으로부터 소정 거리(R)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(R)는 0.2㎜ 내지 4.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(R)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(R)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜ 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(R)는 1.0㎜ 내지 1.5㎜ 범위 내에 있을 수 있다.

그 결과, 적어도 하나의 선형 오목부(702)가 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208) 상에서 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 근접하여 한정될 때, 적어도 하나의 선형 오목부(702)는 적어도 실질적으로 오직 전방 커팅면(206) 부근의 측방 측면(208)에서 일어나도록 파손을 제한하는 것을 도울 수 있다. 다시 말하면, 적어도 하나의 선형 오목부(702)는 전방 커팅면(206)으로부터 측방 측면(208) 상의 적어도 하나의 선형 오목부(702)를 축 방향으로 지난 위치로 균열이 전파하는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 선형 오목부(702)는 도 7C에 도시된 바와 같이 연속적일 수 있다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 선형 오목부(702)는 도 7B에 도시된 바와 같이 분할될 수 있다. 일부 실시예들에서, 측방 측면(208)은 도 7B에 도시된 바와 같이 복수의 평행한 선형 오목부(702)를 포함할 수 있다.

도 7D 및 도 7E를 함께 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)은 정현파 형상의 오목부(724)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정현파 형상 오목부(724)의 마루부(726)들에서 측방 측면(208)과의 정현파 형상 오목부(724)의 축 방향의 최상측 측벽의 교차 지점(다이아몬드 테이블(204)이 배치될 수 있는 표면에 대해 도 7D 및 도 7E에 도시된 사시도로부터 보았을 때)은 전방 커팅면(206)으로부터 축 방향으로 측정될 때 전방 커팅면(206)으로부터 소정 거리(S)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(S)는 0.2㎜ 내지 4.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(S)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(S)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(S)는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 정현파 형상의 오목부(724)의 골짜기부(728)들에서 측방 측면(208)과의 정현파 형상의 오목부(724)의 축 방향 최하측 측벽의 교차 지점(다이아몬드 테이블(204)이 배치될 수 있는 표면에 대해 도 7D 및 도 7E에 도시된 사시도로부터 보았을 때)은 전방 커팅면(206)으로부터 축 방향으로 측정될 때 전방 커팅면(206)으로부터 소정 거리(T)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(T)는 7.5㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(T)는 5.5㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(T)는 4.0㎜보다 작을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(T)는 3.5㎜보다 작을 수 있다.

도 7F를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에서, 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208)은 선형 형태로 서로 이웃하여 배향된 복수의 원호 오목부(730)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 원호 오목부(730)의 최상측 부분들의 축 방향 최상측 측벽(302)과 측방 측면(208)의 교차 지점(다이아몬드 테이블(204)이 배치될 수 있는 표면에 대해 도 7F에 도시된 사시도로부터 보았을 때)들은 전방 커팅면(206)으로부터 축 방향으로 측정될 때 전방 커팅면(206)으로부터 소정 거리(U)에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(U)는 0.2㎜ 내지 4.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(U)는 0.5㎜ 내지 2.0㎜의 범위에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(U)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 거리(U)는 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 원호 오목부(730)는 복수의 부분 원호 오목부를 포함할 수 있다.

도 5 및 도 7A 내지 도 7F를 함께 참조하면, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)과 다이아몬드 테이블(204)의 측방 측면(208) 모두에서 한정될 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 폴리싱된 커터 요소의 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에 한정될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리싱된"은 일정 체적의 초연마재 또는 커팅 요소(110)의 기재의 표면의 상태를 설명하도록 사용될 때, 폴리싱된 요소가 약 10 μin(약 0.254㎛) 제곱 평균(root mean square: RMS)보다 작은 표면 다듬질 거칠기(surface finish roughness)를 가지는 것을 의미한다. 표면파는 폴리싱되지 않은 표면에서보다 큰 강도를 구비하는 폴리싱된 표면을 통해 전파될 수 있다. 그러므로, 폴리싱된 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에서 적어도 하나의 오목부(210)를 한정하는 것은 폴리싱된 다이아몬드 테이블(204)의 전방 커팅면(206)에서 얕은 스폴을 완화시키는 것을 도울 수 있다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 오목부(210)는 다이아몬드 테이블(204)의 모따기 부분에서 형성될 수 있으며, 커팅 요소(110)의 다이아몬드 테이블(204)의 모따기 부분에서의 파손(예를 들어, 스폴, 크랙, 칩 등)을 완화시키는 것을 도울 수 있다.

본 발명의 커팅 요소의 실시예들은 상기된 이점 중 하나 이상을 달성하도록 사용될 수 있다.

상기된 설명이 많은 세부 사항을 포함하고 있을지라도, 이러한 것들은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라, 단지 특정 예시적인 실시예들을 제공하는 것으로 해석되어야 한다. 마찬가지로, 본 발명의 범위 내에 있는 본 발명의 다른 실시예가 고안될 수 있다. 예를 들어, 한 실시예를 참조하여 본 명세서에서 설명된 특징들은 또한 본 명세서에 설명된 다른 실시예들의 특징들과 결합될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상기된 설명에 의해서가 아니라 첨부된 청구항들에 의해서만 지시되고 제한된다. 청구항들의 의미 및 범위 내에 속하는 본 명세서에 개시된 디바이스, 장치, 시스템 및 방법에 대한 모든 추가, 삭제 및 수정은 본 발명에 의해 포용된다.

Claims

커팅 요소로서,
외주변 가장자리를 가지는 전방 커팅면을 가지는 다이아몬드 테이블;
상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면에 한정되는 적어도 하나의 오목부를 포함하되, 상기 오목부는,
상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면과 교차하고 상기 다이아몬드 테이블 내에서 베이스 벽으로 연장되는 측벽들을 포함하고; 그리고
상기 적어도 하나의 오목부의 측벽과 상기 전방 커팅면의 외주변 가장자리에 가장 근접한 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 교차 지점들은 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리로부터 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 거리에 위치되며, 상기 적어도 하나의 오목부는 25.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭과 25.0㎛ 내지 600㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가지는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부는 50.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭과 50.0㎛ 내지 600㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가지는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부는 100㎛ 내지 200㎛의 범위 내에 있는 폭과 75.0㎛ 내지 155㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가지는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부의 측벽과 상기 외주변 가장자리에 가장 근접한 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 교차 지점은 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리로부터 1.0㎜ 내지 3.0㎜의 거리에 위치되는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 다이아몬드 테이블은 적어도 하나의 오목부가 획정된 적어도 실질적으로 원통형인 측방 측면을 추가로 포함하는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부는 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면 상의 적어도 하나의 원형 오목부를 포함하는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부는 정현파 형상 오목부를 포함하는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부는 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리에 의해 한정된 주변 원과 동심인 복수의 동심의 원형 오목부를 포함하는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부의 측벽들은 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면에 대해 예각으로 배향되는, 커팅 요소.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부의 베이스 벽은 적어도 대체로 평평하고, 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면에 평행한, 커팅 요소.
지반 시추 공구(earth-boring tool)로서,
비트 본체; 및
상기 비트 본체에 고정되는 적어도 하나의 커팅 요소를 포함하되, 상기 커팅 요소는,
외주변 가장자리를 가지는 전방 커팅면을 가지는 다이아몬드 테이블; 및
상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면 상에 획정되는 적어도 하나의 오목부로서, 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면과 교차하고 상기 다이아몬드 테이블 내에서 베이스 벽으로 연장되는 측벽들을 포함하는, 상기 적어도 하나의 오목부를 포함하며; 그리고
상기 적어도 하나의 오목부의 측벽과 상기 전방 커팅면의 외주변 가장자리에 가장 근접한 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 교차 지점들은 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리로부터 0.5㎜ 내지 4.0㎜의 거리에 위치되며, 상기 적어도 하나의 오목부는 25.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭과 25.0㎛ 내지 600㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가지는, 지반 시추 공구.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부는 50.0㎛ 내지 650㎛의 범위 내에 있는 폭과 50.0㎛ 내지 600㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가지는, 지반 시추 공구.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부는 100㎛ 내지 200㎛의 범위 내에 있는 폭과 75.0㎛ 내지 155㎛의 범위 내에 있는 깊이를 가지는, 지반 시추 공구.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부의 측벽과 상기 외주변 가장자리에 가장 근접한 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 교차 지점은 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리로부터 1.0㎜ 내지 3.0㎜의 거리에 위치되는, 지반 시추 공구.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부의 측벽과 상기 외주변 가장자리에 가장 근접한 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 교차 지점은 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리로부터 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 거리에 위치되는, 지반 시추 공구.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부의 측벽과 상기 외주변 가장자리에 가장 근접한 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 교차 지점은 상기 다이아몬드 테이블의 전방 커팅면의 외주변 가장자리로부터 상기 적어도 하나의 커팅 요소의 거리의 4.0% 내지 42.0%의 거리에 위치되는, 지반 시추 공구.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커팅 요소의 다이아몬드 테이블은 적어도 하나의 오목부가 획정된 적어도 실질적으로 원통형인 측방 측면을 추가로 포함하는, 지반 시추 공구.
제17항에 있어서, 상기 다이아몬드 테이블의 적어도 실질적으로 원통형인 측방 측면에서 한정된 상기 적어도 하나의 오목부는 정현파 형상 오목부를 포함하는, 지반 시추 공구.
스폴링(spalling)을 완화시키도록 구성된 커팅 요소를 재사용하는 방법으로서,
지반 시추 공구의 포켓 내로, 전방 커팅면 상에 획정된 25.0㎛ 내지 600㎛의 깊이와 25.0㎛ 내지 650㎛의 폭을 가지는 적어도 하나의 오목부를 구비한 다이아몬드 테이블을 가지는 커팅 요소를 삽입하는 단계;
드릴 비트로 천공 작업의 수행 후에 그리고 상기 커팅 요소의 다이아몬드 테이블에서 초기 스폴(spall)의 발생 후에, 천공을 위하여 상기 전방 커팅면의 미폴링 영역을 제공하도록 상기 포켓 내에서 그 길이 방향 축을 중심으로 상기 커팅 요소를 회전시키는 단계; 및
상기 드릴 비트에 있는 커팅 요소로 다른 천공 작업을 수행하는 단계를 포함하는, 커팅 요소를 재사용하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 드릴 비트의 블레이드 내로, 전방 커팅면 상에 획정된 25.0㎛ 내지 600㎛의 깊이와 25.0㎛ 내지 650㎛의 폭을 가지는 적어도 하나의 오목부를 구비한 다이아몬드 테이블을 가지는 커팅 요소를 삽입하는 단계는 상기 드릴 비트의 블레이드 내로, 전방 커팅면 상에 획정된 50.0㎛ 내지 600㎛의 깊이와 25.0㎛ 내지 650㎛의 폭을 가지는 적어도 하나의 오목부를 구비한 다이아몬드 테이블을 가지는 커팅 요소를 삽입하는 단계를 포함하는, 커팅 요소를 재사용하는 방법.