MX2013010085A

MX2013010085A - Metodos para formar elementos policristalinos y estructuras formadas por tales metodos.

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Publication number: MX2013010085A
Application number: MX2013010085A
Authority: MX
Inventors: Anthony A Digiovanni; Nicholas J Lyons; Danny E Scott; Derek L Nelms
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-10-28
Also published as: EP2681399A2; US20170247949A1; US20120225253A1; CA2828866C; NO2798367T3; EP2681399A4; SG193269A1; RU2013144427A; US8882869B2; WO2012121940A2; EP2681399B1; CN103477017B; ZA201306588B; US10815732B2; WO2012121940A3; US20150053486A1; BR112013022624A2; CN103477017A; CA2828866A1; US9650838B2

Abstract

Métodos para formar un elemento policristalino comprenden formar una tabla policristalina sobre un primer sustrato. El material catalizador se puede remover de por lo menos una porción de la tabla policristalina. La tabla policristalina y una porción de un primer sustrato unida a la tabla policristalina se pueden remover de un resto del primer sustrato. La porción del primer sustrato se puede unir a otro sustrato. Los elementos policristalinos comprenden una tabla policristalina unida a una porción de un primer sustrato sobre la cual se formó una tabla policristalina con otro sustrato unido a la porción del primer sustrato.

Description

MÉTODOS PARA FORMAR ELEMENTOS POLICRISTALINOS Y ESTRUCTURAS FORMADAS POR TALES MÉTODOS CAMPO TÉCNICO Las modalidades de la presente invención se relacionan generalmente a cojinetes y elementos cortantes para herramientas para perforación en la tierra y a métodos para formar tales cojinetes y elementos cortantes. Específicamente, las modalidades de la descripción se relacionan a métodos para unir una tabla policristalina a un sustrato, y cojinetes y elementos cortantes formados por tales métodos.

ANTECEDENTES Las herramientas para perforación en la tierra para formar perforaciones de pozos en formaciones · de tierra subterráneas pueden incluir una pluralidad de elementos cortantes asegurados a un cuerpo. Por ejemplo, las brocas de barrena rotatorias para perforación en la tierra de cortador fijo (también referidas como "brocas de arrastre") incluyen una pluralidad de elementos cortantes que se unen fijamente a un cuerpo de la broca de barrena. De manera similar, las brocas de barrena rotatorias para perforación en la tierra de cono de rodillo pueden incluir conos que se montan sobre pernos de cojinete que se extienden desde extensiones de un cuerpo de broca tal que cada cono es capaz de girar alrededor del perno de cojinete sobre el cual se monta. Una pluralidad de elementos cortantes se pueden montar a cada cono de la broca de barrena.

Los elementos cortantes utilizados en tales herramientas para perforación en la tierra frecuentemente incluyen elementos cortantes de compacto de diamante policristalino (frecuentemente referido como "PDC"), también llamados "cortadores", que son elementos cortantes que incluyen un material de diamante policristalino (PCD) , que se puede caracterizar como un material superabrasivo o superduro. Tales materiales de diamante policristalinos se forman ¡ al sinterizar y al unir conjuntamente : granos o cristales de diamantes sintéticos, naturales; o una combinación de sintéticos y naturales relativamente pequeños, llamados "granos", bajo condiciones de alta temperatura y alta presión en la presencia de un catalizador, tal1 como, por ejemplo, cobalto, hierro, níquel o aleaciones y mezclas de los mismos,- para formar una región de material de diamante policristalino, también llamada una tabla de diamante. Estos procesos son frecuentemente referidos como procesos de alta temperatura/alta presión ("HTHP"). El sustrato de elemento cortante puede comprender un material cermet, es decir, un material compuesto de cerámica-metal, tal como, por ejemplo, carburo de tungsteno cementado con cobalto. En algunos casos, la tabla de diamante policristalina se puede formar sobre el elemento cortante, por ejemplo, durante el proceso de sinterización HTHP. En tales casos, el cobalto u otro material catalizador en el sustrato de elemento cortante se puede barrer en los granos o cristales de diamante durante la sinterización y servir como un material catalizador para formar una tabla de diamante de los granos o cristales de diamante. El material catalizador en polvo también se puede mezclar con los granos o cristales de diamante antes de la sinterización de los granos o cristales conjuntamente en un proceso HTHP. En otros métodos, sin embargo, la tabla de diamante se puede formar por separado del sustrato de elemento cortante y subsecuentemente unirse al mismo* DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En algunas modalidades, la descripción incluye métodos para formar un elemento policristalino que comprenden la formación de una tabla policristalina sobre -un primer sustrato. El material catalizador se puede remover de por lo menos una porción de la tabla policristalina. La tabla policristalina y una porción de un primer sustrato unida a la tabla policristalina se puede remover de un resto del primer sustrato. La porción del primer sustrato se puede unir a otro sustrato.

En algunas modalidades, la descripción incluye métodos para formar un elemento policristalino que comprenden someter una pluralidad de partículas que comprenden un material superabrasivo dispuestas sobre un extremó de una masa de material duro a un proceso de alta temperatura/alta presión (HTHP) en la presencia de un material catalizador para formar una tabla policristalina unida a Un primer sustrato. El material catalizador puede ser removido de por lo menos una porción de la tabla policristalina. La tabla policristalina y una porción del primer sustrato nida a la tabla policristalina se puede remover de un resto del primer sustrato. La porción del primer sustrato se puede unir a otro sustrato, la porción del primer sustrato que es interpuesta entre la tabla policristalina y el otro sustrato.

En algunas modalidades, el primer sustrato puede ser meramente pulimentado en muela para remover algo del material de sustrato y luego se une a otro sustrato.

En todavía modalidades adicionales, la descripción incluye elementos policristalinos que comprenden una tabla policristalina unida a una porción de un primer sustrato sobre la cual se formó la tabla policristalina y otro sustrato unido a la porción del primer sustrato.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Mientras que la especificación concluye con las reivindicaciones particularmente que puntualizan y distintamente reclaman lo que se considera como la presente invención, varias características y ventajas de modalidades de esta invención se puedan aseverar fácilmente a partir de la siguiente descripción de modalidades de la ; invención cuando se leen en conjunción con los dibujos acompañantes, en los cuales: La FIG. 1 es una vista de sección transversal de un cono de rodillo de una broca de barrena rotatoria para perforación en la tierra; La FIG. 2 ilustra una vista en perspectiva de un elemento cortante que tiene una tabla policristalina en forma de disco de acuerdo con una modalidad de la descripción; La FIG. 3 ilustra una vista en perspectiva de un elemento cortante que tiene una tabla policristalina en forma de domo de acuerdo con otra modalidad de la descripción; La FIG. 4 ilustra una vista en perspectiva esquemática de un. cojinete axial de acuerdo con una modalidad de la descripción; La FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva esquemática de un cojinete radial de acuerdo con otra modalidad de la descripción; La FIG. 6 ilustra una sección transversal de un elemento cortante que tiene una tabla policristalina en forma de domo de acuerdo con una modalidad de la descripción; La FIG. 7 ilustra una sección transversal de otro elemento cortante que tiene una tabla policristalina en forma de domo de acuerdo con otra modalidad de la descripción; La FIG. 8 ilustra una sección transversal de un elemento cortante que tiene una tabla policristalina en forma de disco de acuerdo con una modalidad de la descripción; La FIG. 9 ilustra una sección transversal de un elemento cortante que tiene una tabla policristalina de acuerdo con otra modalidad de la descripción; Las FIGS. 10 hasta 13 ilustran esquemáticamente un método para unir una tabla policristalina a un sustrato de acuerdo con una modalidad de la descripción; Las FIGS. 14 hasta 16 ilustran esquemáticamente otro método para unir una tabla policristalina a un sustrato de acuerdo con una modalidad de la descripción; La FIG. 17 ilustra una vista de sección transversal simplificada de una interfase entre una porción de un primer sustrato y un segundo sustrato de acuerdo con una modalidad de la descripción; y 1 La FIG. 18 representa otra herramienta para perforación en la tierra a la cual se puede unir un elemento cortante que comprende una tabla policristalina de la descripción.

MODO(S) PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Las ilustraciones presentadas en la presente no se proponen para ser vistas reales de cualquier herramienta para perforación en la tierra, elemento cortante o cojinete particular, sino que son simplemente representaciones idealizadas que se emplean para describir las modalidades de la descripción. Adicionalmente, los elementos comunes entre las figuras pueden retener la misma o similar designación numérica .

Aunque algunas modalidades de la descripción se representan como que son utilizadas y empleadas en brocas de barrena para perforación en la tierra, tales como brocas de barrena rotatorias para perforación en la tierra, algunas veces referidas como brocas de "cono de rodillo" o de "cono rodante", las personas de habilidad ordinaria en la técnica entenderán que las estructuras que llevan diamante dé acuerdo con la descripción se pueden emplear en cualquier herramienta para perforación en la tierra que emplea una estructura que comprende un material superabrasivo policristalino unido a un sustrato de soporte. Por consiguiente, los términos "herramienta para perforación en la tierra" y "broca de barrena para perforación en la tierra" como se utilizan en la presente, significan e incluyen cualquier tipo de broca o herramienta utilizada para perforación durante la formación o agrandam'iento de una perforación de pozo en una formación subterránea e incluyen, por ejemplo, brocas de cortador fijo, brocas de percusión, brocas de núcleo, brocas excéntricas, brocas bicéntricas, escariadores, pulimentadores , brocas de arrastre/ brocas híbridas y otras brocas y herramientas para perforación conocidas en la técnica.

Como se utiliza en la presente, el término, "tabla policristalina" significa e incluye cualquier estructura que comprende una pluralidad de granos ( s decir, cristales) de material superabrasivo, también conocido en la técnica como superduro, que se unen directamente de manera conjunta mediante enlaces inter-granulares . Las estructuras de cristal de los granos individuales del material se pueden orientar aleatoriamente en el espacio dentro del material policristalino .

Como se utiliza en la presente, el término "enlace inter-granular" significa e incluye cualquier enlac atómico directo (por ejemplo, covalente, metálico, etc.) entre átomos en granos adyacentes de material superabrasivo.

Con referencia a la FIG. 1, se muestra una vista de sección transversal de un cono de rodillo 102 de una broca de barrena rotatoria para perforación en la tierra 100, comúnmente llamada una broca para "roca". La broca dé barrena rotatoria para perforación en la tierra 100 incluye un cuerpo de broca (no mostrado) que tiene extensiones 104 que dependen del cuerpo. Un cono de rodillo 106 se monta girablemente a un perno de cojinete 108 sobre cada una de las extensiones 104. Cada cono de rodillo 106 puede 'comprender una pluralidad de elementos cortantes, tales como insertos 110 dispuestos en huecos formados en el cono de rodillo 106 y unidos al cono de rodillo 106. Cada inserto 110 puede comprender una tabla policristalina 112 unida a una porción 114 (por ejemplo, una capa) de un primer sustrato. La porción 114 del primer sustrato se puede unir a otro sustrato 116. ha- broca de barrena1 100 también comprende un sistema de cojinete. El sistema de cojinete incluye un ensamblaje de cojinete radial 118 y un ensamblaje de cojinete axial 120. El ensamblaje de cojinete radial 118 y el ensamblaje de cojinete axial' 120 pueden comprender tablas policristalinas 112 colindantes unidas a porciones 114 de los primeros sustratos. Cada porción 114 de un primer sustrato se puede unir a otro sustrato 116. Las tablas policristalinas 112 colindantes se pueden configurar para girar deslizablemente una contra la otra.

A medida que la broca de barrena 100 gira, el cono de rodillo 102 puede girar alrededor del perno de cojinete 108 y rodar alrededor de un fondo de una perforación de pozo. Las tablas policristalinas 112 de los insertos 110 pueden impactar y aplastar una formación de tierra implícita. Además, el ensamblaje de cojinete radial 118 puede llevar fuerzas radiales que actúan sobre el cono de rodillo 102 a medida que sus tablas policristalinas 112 colindantes se deslizan una contra la otra. El ensamblaje de cojinete axial 120 puede llevar fuerzas axiales que actúan sobre el cono de rodillo 102 a mediad que sus tablas policristalinas 112 colindantes se deslizan una contra la otra.

Con referencia a la FIG. 2, se muestra un elemento cortante 110' de acuerdo con una modalidad de la descripción.

El elemento cortante 110' comprende una tabla policristalina 112 unida a una porción 114 de un primer sustrato, otra porción opuesta a la cual se une la tabla policristalina 112 se ha removido. La porción 114 también se puede caracterizar como un sustrato residual. La porción 114 del primer sustrato se puede unir, a su vez, a otro sustrato 116. Asi, la poción 114 del primer sustrato se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 115. El elemento cortante 110' puede ser sustancialmente cilindrico, el sustrato 116 que comprende un cilindro, la tabla policristalina 112 que comprende un disco, y la porción 114 del primer sustrato que comprende un disco. En algunas modalidades, un borde achaflanado o biselado se puede disponer entre una superficie lateral y una cara cortante de la tabla policristalina 112. El elemento cortante 110' puede comprender un elemento cortante 110' convencionalmente unido y desplegado con una broca de barrena para perforación en la tierra de cortador fijo, que también es comúnmente llamada una broca de "arrastre".

Con referencia a la FIG. 3, se muestra un inserto 110 de acuerdo con otra modalidad de la descripción. El inserto 110 comprende una tabla policristalina 112 unida a una porción 114 de un primer sustrato. La porción 114 del primer sustrato se puede. unir, a su vez, a otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116. El sustrato 116 comprende un cilindro y la porción 114 del primer sustrato comprende un disco dispuesto sobre el sustrato. La tabla policristalina 112 comprende una semiesfera. Asi, el inserto 110 puede comprender una ¦ superficie cortante en forma de domo. En otras modalidades, la tabla policristalina 112 puede comprender, por ejemplo, una forma de cincel, una forma de piedra sepulcral u otras formas y superficies cortantes conocidas en la técnica. El inserto 110 puede ser de un tipo típicamente unido y desplegado con un cono de rodillo 102 y una broca de barrena rotatoria para perforación en la tierra 100 (ver la FIG. 1).

Con referencia a la FIG. 4, se muestra un ensamblaje de cojinete axial 120 de acuerdo con una modalidad de la descripción. El ensamblaje de cojinete axial 120 se puede configurar para ajustar las fuerzas axiales que actúan sobre el ensamblaje de cojinete axial 120 durante el movimiento relativo de los componentes del mismo. El ensamblaje de cojinete axial 120 comprende dos tablas policristalinas 112 opuestas. Las tablas policristalinas 112 pueden comprender discos. Cuando está en uso, las superficies circulares, planas opuestas de las tablas policristalinas 112 pueden colindar una contra la otra. Las superficies circulares, planas opuestas de las tablas policristalinas 112 pueden deslizarse una contra la otra a medida- que por lo menos una de las tablas policristalinas 112 gira alrededor de su eje longitudinal central. Cada tabla policristalina 112 se puede unir a una porción 114 en un primer sustrato. La porción' 114 del primer sustrato se puede unir, a su vez, a otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116. La porción 114 del primer sustrato puede comprender un disco, y el otro sustrato 116 puede comprender un cilindro. Asi, el ensamblaje de cojinete axial 120 puede comprender dos cilindros opuestos.

Con referencia a la FIG. 5, se muestra un ensamblaje de cojinete radial 118 de acuerdo ' con una modalidad de la descripción. El ensamblaje de cojinete radial 118 se puede configurar para ajusfar las fuerzas radiales que actúan sobre el ensamblaje de cojinete radial 118 durante el movimiento relativo de los componentes del mismo. El ensamblaje de cojinete radial 118 comprende una pluralidad de tablas policristalinas 112 opuestas. Las tablas policristalinas 112 pueden comprender almohadillas de cojinete. Cuando está en uso, una superficie radialmente exterior de una tabla policristalina 112 puede colindar contra una superficie radialmente interior de la otra tabla policristalina 112, la tabla policristalina 112 que es concéntricamente empalmada dentro de la tabla policristalina 112. Las: superficies opuestas de las tablas policristalinas 112 pueden deslizarse una contra la otra a medida qüe por lo menos algunas de las tablas policristalinas 112 giran alrededor de un eje central del ensamblaje de cojinete radial 118. Cada tabla policristalina 112 se puede uftir a una porción 114 de un primer sustrato. La porción 114 del primer sustrato se puede unir, a su vez, a otro sustrato; 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116. Cada una de las porciones 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116 puede comprender miembros anulares dispuestos radialmente adyacentes entre si. La porción 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116 pueden comprender, por lo tanto, anillos concéntricos que tienen tablas policristalinas unidas a las porciones 114 de los primeros sustratos de los mismos. Asi, el ensamblaje de cojinete radial 118 puede comprender dos miembros anulares concéntricamente empalmados.

La tabla policristalina 112 de cualquiera de las modalidades mostradas en las FIGS. 2 hasta 5 puede comprender un material superabrasivo, algunas veces referido como superduro. Por ejemplo, la tabla policristalina 112 puede comprender diamante sintético, diamante natural, una combinación de diamante sintético y diamante natural, nitruro de boro cúbico, u otros materiales superabrasivos conocidos en la técnica. En algunas modalidades, la tabla policristalina 112 puede comprender una pluralidad de granos interenlazados de material superabrasivo de tamaño por lo menos sustancialmente uniforme. En otras modalidades, la tabla policristalina 112 puede comprender una pluralidad de granos interenlazados de material superabrasivo de tamaño no uniforme. Por ejemplo, los granos interenlazados y 'material superabrasivo de diferentes tamaños (es decir, granos que tienen una distribución de tamaño) se pueden interdispersar por toda la tabla policristalina en un aspecto sustancialmente uniforme. Como otro ejemplo, los granos interenlazados de material superabrasivo se pueden disponer en capas, cada capa que tiene un diferente tamaño de grano promedio, para formar una tabla policristalina en capas. Como un ejemplo todavía adicional, los granos interenlazados de material superabrasivo se pueden graduar, en tamaño de grano promedio gradualmente incrementado o disminuido en una dirección a través de la tabla policristalina 112.

La porción 114 del primer sustrato y el otro -sustrato 116 puede comprender un material duro. El material duro puede comprender, por ejemplo, un material compuesto de cerámica-metal (es decir, un material "cermet") que comprende una pluralidad de partículas de cerámica duras dispersadas por todo un material de matriz de metal. Las partículas de cerámica duras pueden comprender carburos, nitruros, óxidos y boruros (incluyendo carburo de boro (B4C) ) . Más específicamente las partículas de cerámica duras pueden comprender carburos y boruros hechos de los elementos tales como W, Ti, o, Nb, V, Hf, Ta, Cr, Zr, Al, y Si. A inanera de ejemplo y no de limitación, los materiales que se pueden utilizar para formar partículas de cerámica duras incluyen carburo de tungsteno (WC, W2C, y combinaciones de WC y 2C) , carburo de titanio (TiC) , carburo de tantalio (TaC) , diboruro de titanio (TiB2) , carburo de cromo, nitruro d titanio (TiN) , óxido de aluminio (A1203) , nitruro de aluminio (AIN) , y carburo de silicio (SiC) . El material de matriz de metal del material compuesto de cerámica-metal puede incluir, por ejemplo, aleaciones a base de cobalto, a base de hierro, a base de níquel, a base de hierro y níquel, a base de cobalto y níquel y a base de hierro y cobalto. El material de matriz también se puede seleccionar de elementos comercialmente puros tales como, por ejemplo, cobalto, hierro y níquel. Por ejemplo, el material duro puede comprender una pluralidad de partículas de carburo de tungsteno en una matriz de cobalto. En algunas modalidades, la porción 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116 puede comprender partículas duras de tamaño por lo menos sustancialmente uniforme. En otras modalidades, la porción 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116 puede comprender partículas duras que tienen una distribución de tamaño muíti-moda1. En algunas modalidades, un tamaño de partícula promedio de las partículas duras de la porción 114 del primer sustrato puede ser sustancialmente igual a un tamaño de partícula promedio de las partículas duras del otro sustrato 116. En otras modalidades, el tamaño de partícula promedio de las partículas duras de la porción 114 en el primer sustrato puede sustancialmente diferir del tamaño de partícula promedio de las partículas duras del otro sustrato 116. Por ejemplo, el tamaño de partícula promedio de las partículas duras de la porción 114 del primer sustrato puede ser sustancialmente más grande que, por ejemplo, por lo menos dos veces más grande que, el tamaño de partícula promedio de las partículas duras del otro sustrato 116.

Con referencia a la FIG. 6, se muestra una sección transversal de un elemento cortante de inserto 110 que tiene una tabla policristalina en forma de domo 112. El inserto 110 comprende una tabla policristalina 112 unida a una porción 114 de un primer sustrato. La tabla policristalina 112 comprende una forma de domo hueco, y la porción 114 del primer sustrato comprende una protuberancia en forma de domo que colinda con la tabla policristalina 112. La porción 114 del primer sustrato puede comprender una capa intermedia 115 adyacente a la tabla policristalina 112. La capa intermedia 115 puede comprender una mezcla de partículas que comprenden un material superabrasivo y partículas que comprenden un material duro, como es descrito previamente en la presente. La capa intermedia 115 puede comprender una capa graduada de la porción 114 del primer sustrato a la transición del material de la tabla policristalina 112 al material de un resto de la porción 114 del primer sustrato. , En otras modalidades, se pueden proporcionar múltiples capas intermedias 115 con la porción 114 del primer sustrato. La porción 114 del primer sustrato se puede unir a otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116.

Con referencia a la FIG. 7, se muestra una sección transversal de otro elemento cortante de insertó 110 que tiene una tabla policristalina en forma de domo 112. El inserto 110 comprende una tabla policristalina 112 unida a una porción 114 de un primer sustrato. La tabla policristalina 112 comprende una forma de domo sólido, tal como, por ejemplo, una semiesfera. La tabla policristalina 112 se puede unir a una porción sustancialmente en forma de disco 114 de un primer sustrato. La porción 114 del primer sustrato se puede unir, a su vez, a otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116.

Con referencia a la FIG. 8, se muestra una sección transversal de un elemento cortante 110' que tiene una tabla policristalina en forma de disco 112. El elemento cortante 110' comprende una tabla policristalina 112 unida a una porción ¡114 de un primer sustrato. La tabla policristalina 112 comprende una forma de cilindro o de disco. En la porción 114 del primer sustrato del mismo modo comprende una forma de cilindro de disco. Una interfase 117 entre la tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato puede ser plana o sustancialmente plana. La porción 114 del primer sustrato se puede unir a otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116.

Con referencia a la FIG. 9, se muestra una sección transversal de otro elemento cortante 110' que tiene una tabla policristalina 112. El elemento cortante 110' comprende una tabla policristalina unida a una porción 114 d un primer sustrato. La tabla policristalina 112 comprende una forma sustancialmente similar a cilindro o sustancialmente similar a disco. Del mismo modo, la porción 114 del primer' sustrato comprende una forma sustancialmente similar a cilindro o sustancialmente similar a disco. Una interfase 117 entre la tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato puede comprende un diseño de interfase no plano, tal como, por ejemplo, protuberancias y huecos alternantes, un anillo, espigas que se extienden radialmente u otros diseños de interfase no planos conocidos en la técnica. La porción 114 del primer sustrato se puede unir a otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116.

Con referencia a las FIGS. 10 hasta 13, se muestra un método para unir una tabla policristalina a un sustrato de acuerdo1 con una modalidad de la descripción. Mostrada en la FIG. 10 está una estructura intermedia 122 en el proceso de formar un elemento cortante u otra estructura que comprende una tabla policristalina unida a un sustrato. La éstructura intermedia 122 comprende una tabla policristalina 112 unida a un primer sustrato 124. La estructura intermedia 122 se puede formar, por ejemplo, al disponer una masa de material puro, una pluralidad de partículas que comprenden un material superabrasivo y un material catalizador en un molde. El material duro puede comprender, por ejemplo, cualquiera de los materiales duros descritos previamente. Como un ejemplo no limitante, específico, el material duro puede comprender una pluralidad de partículas de carburo de tungsteno en una matriz de cobalto, conocido en la técnica como carburo de tungsteno cementado con cobalto. El material duro puede estar presente en la forma de una parte completamente sinterizada (es decir, que tiene una densidad final) . El material superabrasivo puede comprender, por ejemplo, cualquiera de los materiales superabrasivos descritos previamente. El material catalizador puede comprender, por ejemplo, una aleación (por ejemplo, aleaciones a base de cobalto, a base hierro, a base de níquel, a base de hierro y níquel, a base de cobalto y níquel, y a base de hierro y cobalto) o un elemento comercialmente puro (por ejemplo, cobalto, hierro y níquel) que cataliza el crecimiento de grano y enlace intergranular .

Las partículas superabrasivas se pueden, poner en capas sobre un extremo de una masa de las partículas duras, y las partículas que comprenden un material catalizador se pueden dispersar entre las partículas duras y, opcionalmente, entre las partículas superabrasivas. En otra modalidad, un sustrato preformado de partículas duras se puede colocar en un molde y las partículas superabrasivas se pueden colocar sobre el sustrato. El material catalizador puede residir en el sustrato, ser dispersado entre las partículas superabrasivas o colocado entre las partículas superabrasivas y el extremo adyacente del sustrato, todo como es conocido en la técnica.

Un proceso de sinterización, tal como, por ejemplo, un proceso HTHP, como es conocido en la técnica, se puede aplicar a las partículas en el molde. En algunas modalidades, la presión utilizada en el proceso de sinterización puede ser por lo menos cinco gigapascales (5 GPa) . Por ejemplo, la presión pico puede ser de ocho gigapascales (8 GPa) o aun diez gigapascales (10 GPa) . Como un resultado del proceso de sinterización, una tabla policristalina 112 que comprende un material superabrasivo se puede formar sobre un primer sustrato 124 que comprende un material duro.

Como se muestra en la FIG. 11, la tabla policristalina 112 y una porción 114 del primer sustrato 124 se puede remover de un resto del primer sustrato 124. La porción 114 del primer sustrato 124 puede permanecer unida a la tabla policristalina. La tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 se puede remover del resto del primer sustrato 124 utilizando, por ejemplo, el maquinado de descarga eléctrica (EDM) , una sierra de diamante, pulimentación, u otros métodos para maquinar sustratos duros conocidos en la técnica. El espesor "t" de la porción 114 del primer sustrato 124 se puede minimizar en algunas modalidades. Por ejemplo, . la porción 114 del primer sustrato 124 puede tener un espesor t menor que uri milímetro (1 mra) . En otras modalidades, sin embargo, el espesor t de la porción 114 del primer sustrato 124 no se puede minimizar. Por ejemplo, la porción 114 del primer sustrato 124 puede tener un espesor t mayor que un milímetro (1 mm) . En modalidades alternativas, la tabla policristalina se puede formar sobre un primer sustrato que tiene un espesor t reducido, antes que formar la tabla policristalina sobre un primer sustrato y remover un resto del primer sustrato al espesor t reducido.

La tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 luego se pueden lixiviar para remover el material catalizador de los mismos. La tabla policristalina lixiviada 112 y la porción lixiviada 114 de un primer sustrato 124 unido a la tabla policristalina 112 se muestran en la FIG. 12. El material catalizador dispuesto en los espacióos intersticiales entre los granos interenlazados del material superabrasivo de la tabla policristalina 112 y dispuesto entre los espacios entre las partículas duras de la porción 114 del primer sustrato 124 se puede remover, por ejemplo, utilizando agua regia, u otros agentes de lixiviación o métodos conocidos en la técnica. En algunas modalidades, el material catalizador se puede lixiviar de manera sustancial completamente de tanto la tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 unido a la misma. En otras modalidades, por lo menos algo de material catalizador puede permanecer en la porción 114 del primer sustrato 124 unido a la tabla policristalina 112. En todavía otras modalidades, por lo menos algo de material catalizador puede permanecer en la tabla policristalina 112 también. La penetración del agente de lixiviación se puede controlar para lixiviar solamente una porción seleccionada de la tabla policristalina 112, la porción 114 del primer sustrato 124, o ambas. En una modalidad, la tabla policristalina puede tener catalizador removido de la misma a una profundidad de entre, por ejemplo, aproximadamente 0.04 mm y 0.5 mm de la cara cortante y la superficie lateral.

En una modalidad, por ejemplo, el tamaño de grano promedio de los granos interenlazados de la tabla policristalina 112 y el tamaño de partícula promedio de las partículas duras de la porción 114 del primer sustrato 124 se pueden seleccionar para proporcionar un porcentaje en volumen deseado de espacios intersticiales entre los granos interenlazados y las partículas duras, en las cuales se puede disponer el material catalizador. Como otro ejemplo, el tamaño de grano promedio de los granos interenlazadps de la tabla policristalina 112 y el tamaño de partícula promedio de las partículas duras de la porción 114 del primer sustrato 124 se pueden seleccionar para proporcionar un porcentaje en volumen deseado de espacios intersticiales entre los granos interenlazados y las partículas duras, en las cuales se puede disponer de material catalizador. Como otro ejemplo, el tamaño de grano promedio de los granos interenlazados de la tabla policristalina 112 y el tamaño de partícula promedio de las partículas duras de la porción 114 del primer sustrato 124 se pueden seleccionar para proporcionar una permeabilidad deseada. Una velocidad de lixiviación se puede determinar en base al porcentaje en volumen deseado de espacios intersticiales en las cuales el material catalizador se puede disponer o en base a la permeabilidad deseada y utilizada para determinar cuanto tiempo lixiviar con el fin de lograr una profundidad de lixiviación seleccionada. En todavía modalidades adicionales, la tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 unido a la misma no se puede someter a un proceso de lixiviación.

En modalidades donde se utiliza un proceso de lixiviación para remover el material catalizador de por lo menos una de la tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124, por lo menos una porción de la tabla policristalina 112 y/o la porción 114 del primer sustrato 124 que se ha lixiviado, opcionalmente puede ser infiltrada. Por ejemplo, un material se puede reinfiltrar en la porción 114 del primer sustrato 124, que deja los espacios intersticiales entre los granos interenlazados de la tabla policristalina 112 libre de otro material (es decir, rellenado con aire u otros fluidos ambientales) . El material reinfiltrado en la tabla policristalina 112 y/o la porción 114 del primer sustrato 124 puede comprender un material catalizador o un material inerte. Como un ejemplo no limitante, silicio (Si) se puede reinfiltrar en por lo menos una porción de la tabla policristalina 112 y/o la porción 114 del primer sustrato 124 que se ha lixiviado.

Además, la lixiviación puede remover el; material que actuó como un aglutinante para proporcionar la integridad estructural a la estructura de la tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124. Además, Los esfuerzos residuales pueden debilitar la porción 114 del primer sustrato 124 después de la lixiviación, potencialmente al punto de daño de la porción 114. La colocación de la porción 114 del primer sustrato 124 en un estado de compresión, por ejemplo, al disponer un anillo alrededor de la periferia de la porción 114 del primer sustrato 124 puede permitir que la porción 114 del primer sustrato 124 mantenga su integridad estructural durante y después de la lixiviación. En algunas modalidades, el anillo puede comprender un anillo de cerámica o de carburo que se ha contraído con ajuste alrededor de por lo menos una porción 114 del primer sustrato 124 y, opcionalmente, alrededor de la tabla policristalina 112. En otras modalidades, la tabla policristalina 112 se puede sobredimensionar y comprender una porción anular que se extiende en su periferia hacia abajo y alrededor de la porción 114 del primer sustrato. El anillo o porción anular de la tabla policristalina 112 se puede remover subsecuentemente una vez que se ha logrado la suficiente integridad estructural, por ejemplo, mediante reinfiltración como es descrito en lo anterior o mediante la unión a otro sustrato como es descrito enseguida.

Como se muestra en la FIG. 13, la . tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 se pueden unir a otro sustrato 116 para formar un elemento cortante 110' . En otras modalidades, una porción de un primer sustrato unido a una tabla policristalina se puede unir a otro sustrato para formar un cojinete axial o un cojinete radial. La porción 114 del primer sustrato 124 se puede unir directamente al otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato 124 se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116. La porción 114 del primer sustrato 124 unido a la tabla policristalina 112 se puede unir al otro sustrato 116, por ejemplo, mediante soldadura con latón, soldadura con latón con microondas, soldadura, prensado en caliente o utilizando un proceso de sinterización . Por ejemplo, un proceso HTHP, como es conocido en la técnica, se puede aplicar a los componentes en un molde. En algunas modalidades, la presión utilizada en el proceso de sinterización puede ser por lo menos cinco gigapascales (6 GPa) . Por ejemplo, la presión pico puede ser ocho gigapascales (8 GPa) o aun diez gigapascales (10 GPa) .

La composición de material de la porción 114 del primer sustrato 124 se puede seleccionar para optimizar la unión a la tabla policristalina 112 y la unión subsecuente al otro sustrato 116. Por ejemplo, la porción 114 del primer sustrato 124 puede comprender un porcentaje en volumen más grande de un material catalizador que el otro sustrato 116 antes de la lixiviación, permitiendo que la porción 114' del primer sustrato 124 catalice adecuadamente la formación de la tabla policristalina 112 mientras que el otro sustrato 116 proporciona resistencia estructural adicional y durabilidad al inserto 110. La porción 114 del primer sustrato 124, por lo tanto, puede permitir la formación de una tabla policristalina 112 uñida a la misma mientras que facilita la unión a otro sustrato 116 para incrementar la resistencia y durabilidad de la estructura resultante. En particular, la porción 114 del primer sustrato 124 puede permitir que la tabla policristalina 112 sea re-unida a otro sustrato 116 mientras que retiene una unión más fuerte entre la tabla policristalina 112 y la porción 114 del prime sustrato 124.

En modalidades donde la tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 se unen al otro sustrato 116 utilizando un proceso de sinterización, el material catalizador puede ser barrido del otro sustrato 116 en la porción 114 del primer sustrato 124 y la tabla policristalina 112. El material catalizador que permanece en la porción 114 del primer sustrato 124 también se puede barrer de la porción 114 del primer sustrato 124 en la tabla policristalina 112. El material catalizador del otro sustrato 116 puede ser un material catalizador diferente del material catalizador utilizado inicialmente para formar la tabla policristalina 112. Por ejemplo, la tabla policristalina 112 se puede formar en la presencia de una aleación a base de cobalto, y luego puede ser por lo menos sustancialmente removida de la tabla policristalina, y el material catalizador barrido del otro sustrato 116 en la tabla policristalina 112 puede comprender una aleación a base de níquel. Como otro ejemplo, la tabla policristalina 112 se puede formar en la presencia de una aleación a base de cobalto, que luego puede ser por lo menos sustancialmente removida de la tabla policristalina, y el material catalizador barrido del otro sustrato 116 en la tabla policristalina 112 puede comprender cobalto comercialmente puro. La tabla policristalina 112 subsecuentemente se puede someter a otro proceso de lixiviación para remover el material catalizador de por lo menos una porción de la misma. Por ejemplo, el material catalizador se puede remover de una cara cortante 125 de la tabla policristalina 112 a una profundidad di seleccionada dentro de la , tabla policristalina. La cara cortante 125 puede estar sustancialmente libre del material catalizador. Como otro ejemplo, el material catalizador también se puede remover de una superficie lateral 127 de la tabla policristalina 112 a una profundidad d? seleccionada en tabla policristalina 112.

Con referencia a las FIGS. 14 hasta 16, se muestra esquemáticamente otro método para unir una tabla policristalina a un sustrato de acuerdo con otra modalidad de la descripción. Mostrada en la FIG. 14 está una estructura intermedia 122 en el proceso de formación de un elemento cortante u otra estructura que comprende una tabla policristalina unida a un sustrato. La estructura intermedia 122 comprende una tabla policristalina 112 unida a un primer sustrato 124. La estructura intermedia 122 se puede formar, por ejemplo, al disponer partículas duras, tales como, por ejemplo, partículas de carburo de tungsteno, partículas superabrasivas, tales como, por ejemplo, partículas de diamante natural, partículas de diamante sintético o una combinación de partículas de diamante natural y sintético, y partículas que comprenden un material catalizador, tal como, por ejemplo, partículas de cobalto, en un molde. Las partículas abrasivas se pueden poner en capas sobre un extremo de las partículas duras, y las partículas que comprenden material de matriz que pueden dispersar ,entre las partículas superabrasivas y las partículas duras. Un proceso de sinterización, tal como, por ejemplo, un proceso HTHP como es conocido en la técnica, se puede aplicar a las partículas en el molde. En algunas modalidades, la presión aplicada a las partículas en el molde puede exceder cinco gigapascales (5 GPa) . Por ejemplo, la presión aplicada a las partículas en el molde puede comprender ocho gigapascales (8 GPa) o aún diez gigapascales (10 GPa) . Como un resultado, una tabla policristalina 112 que comprende un material superabrasivo se puede formar sobre un primer sustrato 124 que comprende un material duro.

Como se muestra en la FIG. 15, la tabla policristalina 112 y una porción del primer sustrato 124 se pueden remover de un resto del primer sustrato 124. La porción 114 del primer sustrato 124 'puede permanecer unida a la tabla policristalina . La. tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 se pueden remover utilizando, por ejemplo, EDM, una sierra de diamante, pulimentación u otros procesos de maquinado de sustrato duro conocidos en la técnica. El espesor t de la porción 114 del primer sustrato 124 puede comprender hasta aproximadamente dos tercios (2/3) del espesor total de la estructura resultante, en esta modalidad del elemento cortante resultante. En modalidades alternativas, la tabla policristalina se puede formar sobre el primer sustrato que tiene un espesor t reducido, antes que . formar la tabla policristalina sobre un primer sustrato y remover un resto del primer sustrato al espesor t reducido.

Un hueco 126, como se muestra en la FIG. 16, se puede formar por lo menos parcialmente a través del espesor t de la porción 114 del primer sustrato 124. El hueco 126 puede comprender un orificio ciego formado de una superficie de la porción 114 del primer sustrato 124 opuesto a la tabla policristalina 112 a una profundidad seleccionada (por ejemplo, profundidad di y/o profundidad d¿ como se muestra en la FIG. 16) dentro del espesor t de la porción 114 del primer sustrato 124. El hueco 126 puede comprender, por ejemplo, un agujero cilindrico o. sustancialmente cilindrico formado en la porción 114 del primer sustrato 124. El hueco 126 se puede formar utilizando EDM de émbolo, maquinado con láser, maquinado ultrasónico de carburo, una combinación de cualquier EDM con émbolo, maquinado con láser y maquinado ultrasónico de carburo, o cualquier otro proceso para formar un hueco en un sustrato duro conocido en la técnica. Asi, la porción 114 del primer sustrato 114 puede comprender un miembro anular unido en una- periferia de la tabla policristalina 112. En algunas modalidades, el hueco puede extenderse a través de la porción 114 del primer sustrato 124 para terminar en la tabla policristalina 112. En otras modalidades, el hueco puede extenderse en la porción 114 del primer sustrato 124 y terminar dentro de la porción 114 adyacente a la tabla policristalina 113. Aunque el hueco 126 se muestra como un orificio sustancialmente cilindrico que se extiende en la porción 114 del primer sustrato 124, otros diseños de interfase no planos, tales como por: ejemplo, espigas que se extienden radialmente, un anillo' u otras formas como es conocido en la técnica, se pueden utilizar de manera similar. Una protuberancia 128 se puede formar correspondientemente en otro sustrato 116 al cual la porción 114 del primer sustrato 124 se va a unir después del proceso de remoción de catalizador. La protuberancia 128 puede comprender, por ejemplo, una protuberancia cilindrica radialmente más pequeña de una porción radialmente más grande del otro sustrato 116. La protuberancia 128 se puede configurar para ser recibida dentro del hueco 126.

La tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 ; luego se pueden lixiviar para remover el material catalizador de las mismas. El material catalizador dispuesto entre los espacios intersticiales entre los granos interenlazados del material superabrasivo de la tabla policristalina 112 y dispuesto en los espacios entre las partículas duras de la porción 114 del primer sustrato 124 se puede remover, por ejemplo, utilizando agua regia u otros agentes de lixiviación o métodos conocidos en la técnica. En algunas modalidades, el material catalizador puede ser de manera sustancial completamente lixiviado de tanto la tabla policristalina 112 como la porción 114 del primer sustrato 124 unida a la misma. En otras modalidades, por lo menos algo de material catalizado5 puede permanecer en la porción 114 del primer sustrato 124 unida a la tabla policristalina 112. Por ejemplo, todo o sustancialmente todo el material catalizador puede permanecer en la porción 114 del primer sustrato 124 mientras gue la tabla policristalina 112 es completamente o de manera sustancial completamente lixiviada. En todavía otras modalidades, por lo menos algo de material catalizador puede permanecer en la tabla policristalina 112 también. La penetración del agente de lixiviación se puede controlar para lixiviar solamente una porción seleccionada de la tabla policristalina 112, la porción 114 del primer sustrato 124, o ambas.

La porción 114 del primer sustrato 124 se puede configurar para habilitar la lixiviación de la tabla policristalina 112. Por ejemplo, donde la porción 114 del primer sustrato 124 comprende una estructura anular; que tiene un hueco 126 formado en la misma y que se extiende a la tabla policristalina unida al mismo, el hueco puede permitir que un agente de lixiviación fluya a la tabla policristalina 112 sin tener que pasar a través del material de la porción 114 del primer sustrato 124 o sin tener que pasar a través de todo el material de la porción 114 del primer sustrato 124. En esta manera, el hueco 126 puede permitir al agente de lixiviación remover todo o sustancialmente todo el material catalizador de la tabla policristalina 112 mientras que deja una porción sustancial del material catalizador en la estructura anular de la porción 114 del primer sustrato 124. La porción 114 del primer sustrato 124 también puede aumentar la integridad mecánica y facilitar el manejo de la porción 114 del primer sustrato 124 y la tabla policristalina 112 unida debido a que el espesor t de la porción 114 del primer sustrato 124 puede comprender hasta aproximadamente dos tercios (2/3) del espesor total de la estructura resultante, tal cómo, por ejemplo, el inserto 110.

Un material de unión 130 se puede disponer opcionalmente sobre una porción del otro sustrato 116 a la cual se va a unir la porción 113 del primer sustrato 124. Por ejemplo, el material de unión 130 puede comprender una capa delgada de metal, tal como, por ejemplo, una capa delgada de catalizador, dispuesta sobre . la protuberancia 128 y una superficie anular circundante del otro sustrato, 116 que enfrenta la porción 114 del primer sustrato 124. En algunas modalidades, el material de unión 130 puede comprender, por ejemplo, un material de latón. En modalidades donde el material de unión 130 comprende un material catalizador, el material catalizador del material de unión 130 puede ser un material catalizador diferente que el material catalizador utilizado para formar la tabla policristalina 112. En otras modalidades, el material de unión 130 puede comprender un adhesivo orgánico, tal como por ejemplo, una goma, un pegamento (por ejemplo, las composiciones adhesivas de -cianoacrilato catalizado con alcohol descritas en la patente de los Estados Unidos No. 2,768,109 expedida el 23 dé Octubre de 1956 a Coover) , un pegamento, un epoxi o cualquier otro material formado de precursores químicos orgánicos que forman uniones tales como, por ejemplo, mediante reticulación al enlace. En todavía modalidades adicionales, el material de unión 130 puede comprender un adhesivo órgano-metálico, tal como, por ejemplo, la composición adhesiva órganoTmetálica descrita en la patente de los Estados Unidos No. 4,808,659 expedida el 28 de Febrero de 1989 a Nishihara y colaboradores .

Como se muestra en la FIG. 16, el hueco 126 se puede alinear axialmente con la protuberancia 128. La porción 114 del primer sustrato 124 puede ser bajada sobre el otro sustrato 116 hasta que la protuberancia 128 se ubica dentro del hueco 126. El material de unión opcional 130 se puede interponer entre la porción 114 del primer sustrato 124 y el otro sustrato 116. La porción 114 del primer sustrato 124 luego se puede unir al otro sustrato para formar un elemento cortante u otra estructura que comprende una tabla policristalina 112 unida a un sustrato. En otras modalidades, una porción de un primer sustrato unida a una tabla policristalina se puede unir a otro sustrato para ¡ formar un cojinete axial o un cojinete radial. En algunas modalidades, la porción 114 del primer sustrato 124 se puede unir directamente al otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato 124 se puede interponer entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116. En otras modalidades, la protuberancia 128 del otro sustrato 116 puede hacer contacto y ser unida directamente a la tabla policristalina 112 por ejemplo, cuando la protuberancia 128 se extiende a través del hueco 126 formado en la porción 114 del primer sustrato 124. La porción 114 del primer; sustrato 124 unida a la tabla policristalina 112 se puede unir al otro sustrato 116, por ejemplo, mediante soldadura con latón, soldadura con latón con microondas, soldadura, prensado en caliente o utilizando un proceso de sinterización. Por ejemplo, un proceso HTHP, como es conocido en la técnica, se puede aplicar a la tabla policristalina 112, la porción 114 del primer sustrato 124 y el otro sustrato 116 en un molde. En algunas modalidades, la presión utilizada en el proceso de sinterización puede ser por lo menos cinco gigapascales (5 GPa) . Por ejemplo, la presión pico puede ser ocho gigapascales (8 GPa) o aún diez gigapascales (10 GPa) .

En modalidades donde la tabla policristalina 112 y la porción 114 del primer sustrato 124 se unen al otro sustrato 116 utilizando un proceso de sinterización, el material catalizador puede ser barrido del otro sustrato 116-en la porción 114 del primer sustrato 124 y la tabla policristalina 112. El material catalizador que permanece en la porción 114 del primer sustrato 124 también puede ser barrido de la porción 114 del primer sustrato 124 en la tabla policristalina 112. El material catalizador del otro sustrato 116 puede ser un material catalizador diferente que el material catalizador utilizado inicialmente para formar la tabla policristalina 112. Por ejemplo, l tabla policristalina 112 se puede formar en la presencia de una aleación a base de cobalto, que luego puede ser por lo menos sustancialmente removida de la tabla policristalina, y el material catalizador barrido de otro sustrato 116 en la tabla policristalina 112 puede contener una aleación a base de níquel. Como otro ejemplo, la tabla policristalina 112 se puede formar en la presencia de una aleación a base de cobalto, que luego puede ser por lo menos sustahcialmente removida de la tabla policristalina, y el material catalizador barrido del otro sustrato 116 en la tabla policristalina 112 puede comprender cobalto comercialmente puro. En algunas modalidades, el material de unión 112 puede comprender cobalto, comercialmente puro. En algunas modalidades, el material de unión 130 puede comprender un reinfiltrante, tal como, por ejemplo, un material catalizador (por ejemplo, cobalto, níquel, hierro, aleaciones de cobalto, níquel o hierro, u otros catalizadores conocidos en la técnica) o un material inerte (por ejemplo, silicio, aluminio, cobre u otros reinfiltrantes inertes conocidos en la. técnica) . Así, el hueco 126 puede permitir la introducción de un reinfiltrante en la tabla policristalina 112 directamente, sin tener que pasar a través de la porción 114 del primer sustrato 124 unido a la misma. La tabla policristalina 112 subsecuentemente se puede someter a otro proceso de lixiviación para remover el material catalizador de por lo menos una porción de, la misma. Por ejemplo, el material catalizador se puede remover de una cara cortante 125 de la tabla policristalina 112 a una profundidad di seleccionada dentro de la tabla policristalina 112., La cara cortante 125 puede ser sustancialmente libre de material catalizador. Como otro ejemplo, el material catalizador también se puede remover de otra superficie lateral 127 de la tabla policristalina 112 a una profundidad d? seleccionada dentro de la tabla policristalina 112.

Con referencia a la FIG. 17, se muestra un elemento cortante 110' de acuerdo con una modalidad de la presente descripción. El elemento cortante 110' comprende una tabla policristalina 112 unida a una porción 114 de un primer sustrato. La porción 114 del primer sustrato se une, a su vez, a otro sustrato 116. Asi, la porción 114 del primer sustrato se interpone entre la tabla policristalina 112 y el otro sustrato 116. Una inferíase 132 entre la porción 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116 puede comprender una superficie no plana, tal como por ejemplo, una superficie rugosa. La inferíase 132 se puede formar mediante pulimentación de un extremo de la porción 114 del primer sustrato unida a la tabla policristalina 112 antes de unir la porción 114 del primer sustrato al otro sustrato. En algunas modalidades, una superficie del otro sustrato ! 116 que enfrenta la porción 114 del primer sustrato también se puede someter a un proceso de pulimentación. Una superficie en la porción 114 del primer sustrato opuesta a la tabla policristalina 112 se puede pulimentar utilizando, por ejemplo, un proceso de pulimentación Blanchard. La superficie resultante puede tener un valor de rugosidad medio aritmético, convencionalmente llamado "Ra", de por lo menos 0.254 nm (0.01 pg) y hasta 254 nm (10 pg) . Un material de unión, como se ha descrito previamente en la presente, se puede disponer entre la porción rugosa 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116 antes de la unión. La porción 114 del primer sustrato luego se puede unir al otro sustrato 116, por ejemplo, mediante soldadura con latón, soldadura con latón con microondas, soldadura, prensado en caliente, utilizando un proceso de sinterización, como se ha descrito previamente en la presente. Una interfase no plana 132 entre la porción 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116 puede permitir una unión más fuerte que se ha formado entre la porción 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116. En otras modalidades, la interfase no plana 132 entre la porción 114 del primer sustrato y el otro sustrato 116 puede comprender un diseño de interfase no plano, como es conocido en la técnica. ¡ Con referencia a la FIG. 18, se muestra una herramienta para perforación en la tierra 134 a la cual se puede unir un elemento cortante 110 (por ejemplo, cualquiera de los elementos cortantes 110 y 110' descritos previamente en conexión con las FIGS. 2, 3 6 hasta 9 y 17) . La herramienta para perforación en la tierra 134 puede comprender una broca de barrena para perforación en la tierra y puedes tener un cuerpo de broca 136 con cuchillas 138 que se extienden del cuerpo de broca 136. Los elementos1 cortantes 110 se pueden asegurar dentro de cavidades 140 formadas en las cuchillas 138. Sin embargo, los elementos cortantes 110 y la tabla policristalina 112 como es descrito en la presente se pueden unir y utilizar en otros tipos de herramientas para perforación en la tierra, que incluyen, por ejemplo, brocas de barrena de cono de rodillo, brocas de percusión, brocas de núcleo, brocas excéntricas, brocas bicéntricas, escariadores, escariadores expandibles, pulimentadores, brocas híbridas y otras brocas y herramientas para perforación conocidas en la técnica .

Mientras que la presente invención se ha descrito en la presente con respecto a ciertas modalidades, aquellos de habilidad ordinaria en la técnica reconocerán y apreciarán que no es de esta manera limitada. Más bien, muchas adiciones, supresiones y modificaciones a las modalidades descritas en la presente se pueden hacer sin apartarse del alcance de la invención como es reclamado después en la presente, incluyendo los equivalentes legales. Además, las características de una modalidad se pueden combinar con las características de otra modalidad mientras que todavía son abarcadas dentro del alcance de la invención como es contemplado por el inventor.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para formar un elemento policristalino, caracterizado porque comprende: formar una tabla policristalina sobre un primer sustrato; remover el material catalizador de por lo menos una porción de la tabla policristalina; remover la tabla policristalina y una porción de un primer sustrato unida a la tabla policristalina de un resto del primer sustrato; y unir la porción del primer sustrato a otro sustrato.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque además comprende: disponer por lo menos uno de un material catalizador, un material de latón, un material rein iltrante inerte, un adhesivo orgánico y un adhesivo órgano-metálico entre la porción del primer sustrato y el otro sustrato antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato .

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: minimizar un espesor de la porción del primer sustrato unida a la tabla policristalina.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: remover el material catalizador de manera sustancial completamente de la tabla policristalina antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque además comprende: remover el material catalizador de por lo menos una parte de la porción del primer sustrato antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato.

6. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado porque la unión de la porción del primer sustrato a otro sustrato comprende soldar con latón la porción del primer sustrato al otro sustrato.

7. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado porque la unión de la porción del primer sustrato a otro sustrato comprende: disponer la porción del primer sustrato unida a la tabla policristalina sobre el otro sustrato; y someter la tabla policristalina, la porción del primer sustrato, y el otro sustrato a un proceso de alta temperatura/alta presión (HTHP) .

8. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado porque además comprende: pulimentar una superficie de la porción del primer sustrato opuesta a la tabla policristalina antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato. .

9. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado porque además comprende : formar un hueco para extenderse por lo menos parcialmente a través de la porción del primer sustrato desde un extremo del mismo a la tabla policristalina; e insertar una protuberancia del otro sustrato en el hueco antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato.

10. Un método para formar un elemento policristalino, caracterizado porque comprende: someter una pluralidad de partículas que comprenden un material superabrasivo dispuestas sobre un extremo de una masa de material duro a un proceso ; de alta temperatura/alta presión (G?????) en la presencia de un material catalizador para formar una tabla policristalina unida a un primer sustrato; remover el material catalizador de por lo menos una porción de la tabla policristalina; remover la tabla policristalina y una porción del primer sustrato unida a la tabla policristalina del resto del primer sustrato; y unir la porción del primer sustrato a otro sustrato, la porción del primer sustrato que es interpuesta entre la tabla policristalina y el otro sustrato.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la unión de la porción del primer sustrato a otro sustrato comprende soldar con latón la porción del primer sustrato al otro sustrato.

12. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la unión de la porción del primer sustrato a otro sustrato comprende: disponer la porción del primer sustrato unida a la tabla policristalina sobre el otro sustrato, la porción del primer sustrato que es interpuesta entre la tabla policristalina y el otro sustrato; y someter la tabla policristalina, la porción del primer sustrato y el otro sustrato a otro proceso de alta temperatura/alta presión (HTHP) .

13. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende: sustancialmente remover el material catalizador de toda la tabla policristalina antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende: ; remover el material catalizador de por lo menos parte de la porción del primer sustrato antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato.

15. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 hasta 14, caracterizado ' porque además comprende: disponer por lo menos uno de un material catalizador, un material de latón, un material reinfiltrante inerte, un adhesivo orgánico y un adhesivo órgano-metálico entre la porción del primer sustrato y el otro sustrato antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato..

16. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 hasta 14, caracterizado porque además comprende: pulimentar una superficie de la porción del primer sustrato opuesta a la tabla policristalina antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato.

17. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 hasta 14, caracterizado porque además comprende: formar un hueco para extenderse por lo menos parcialmente a través de la porción del primer sustrato; e insertar una protuberancia del otro sustrato por lo menos parcialmente en el hueco antes de unir la porción del primer sustrato al otro sustrato. 1

18. Un elemento policristalino, caracterizado porque comprende: una tabla policristalina unida a una porción de un primer sustrato sobre la cual se formó la tabla policristalina; y otro sustrato unido a la porción del primer sustrato.

19. El elemento policristalino de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la porción del primer sustrato comprende un miembro anular que circunda un hueco central unido a una periferia de la tabla policristalina y el otro sustrato comprende una protuberancia ubicada en el hueco central de la porción del primer sustrato.

20. El elemento policristalino de conformidad con la reivindicación 18 o la reivindicación 19, caracterizado porque por lo menos uno de un extremo de la porción del primer sustrato y un extremo enfrentado del otro.' sustrato comprende una superficie pulimentada con muela.