NO844771L - Borkrone og fremgangsmaate til fremsilling av samme - Google Patents

Abstract

En roterbar borkronesokkel (23) er fremstilt av en matrise som er tilvirket i en metallurgisk pulverprosess og forbundet med et antall enkeltskjær (14). som hvert for seg er i form av en skive av superhardt materiale som er varmestabilt ved matrisens fremstillingstemperatur. Hvert enkeltskjærs forside fastholdes på kronesokkelen ved hjelp av en holderkonstruksjon (22) foran enkeltskjæret (14) hvor holderkonstruksjonen er slik anordnet at dens motstand mot fremad-bøyning av enkeltskjærets parti rett overfor skjær-v-eggen (25) er mindre enn den motstand mot baku-tboyning som ytes av ilatepartiet bak skjæreggen. Bøyespenninger som påføres skjæret (14) ved dettes bakutbøyning i sonen ved skjæreggen (25) blir derved redusert.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører roterbare borkroner for anvendelse ved boring eller neddriving av dype huller i undergrunnsformasj oner.

Oppfinnelsen er særlig egnet for anvendelse ved roterbare borkroner av den type som omfatter en kronesokkel med et mellomstykke og en innerkanal for overføring av borevæske til kronens ytterside, hvor kronesokkelen er forbundet med et antall såkalte "prefabrikerte" enkeltskjær. Hvert enkeltskjær er i form av en plate, vanligvis sirkulær, med en hard skjæreflate bestående av polykrystallinsk diamant eller annet, superhardt materiale.

Hvert enkeltskjær består hensiktsmessig av to lag, et hardt ytterlag av polykrystallinsk diamant eller annet, superhardt materiale og et støttelag av mindre hardt materiale, såsom sementert wolframkarbid. Foruten å muliggjøre anvendelse av et tynt diamantlag, med derav følgende prisreduksjon, vil denne tolags-konstruksjon medføre en viss grad av selvsliping, idet det mindre harde støttelag under bruk vil bortslites hurtigere enn det hardere skjærelag.

Ved en vanlig benyttet metode for fremstilling av roterbare borkroner av ovennevnte type blir kronesokkelen tilvirket ved en metallurgisk pulverprosess. Under denne prosess blir det først fremstilt en hul form, eksempelvis av grafitt, av samme fasong som kronesokkelen eller en del av denne. Formen fylles med pulvermateriale, såsom wolframkarbid, som deretter infiltreres med en metallegering, eksempelvis en kobberlegering, i en ovn, hvorved det frembringes en hard matrise.

Ved anvendelse av en slik metode for fremstilling av en borkrone under anvendelse av naturlige diamant-enkeltskjær, blir diamantene vanligvis anbrakt på innerveggen av formen innen denne fylles med wolframkarbid, slik at diamantene innleires i matrisen under tilvirkningen av kronesokkelen. Det kreves maksimalt en ovnstemperatur av 1050-1170°C for opprettelse av matrisen, og naturlige diamanter kan tåle slike temperaturer. Konvensjonelle, prefabrikerte skjær er imidlertid bare varmestabile opp til en temperatur av 700-750°C. Av denne grunn blir de prefabrikerte enkeltskjær vanligvis montert på kronesokkelen etter at denne er støpt, og formens innerflate er hensiktsmessig utformet for opprettelse av flatepartier hvortil enkeltskjærene deretter kan hardloddes eller slagloddes, eller for opprettelse av hulninger for opptakelse av tapper eller holdere hvortil enkeltskjærene er fastgjort.

Denne etterfølgende montering av enkeltskjærene på sokkelen er en tidkrevende, vanskelig og kostbar prosess grunnet arten av de angjeldende matsrialer, og som følge av disse vanske-ligheter kan det forekomme at enkeltskjær forankres utilfreds-stillende på kronesokkelen, og dette kan medføre tidlige skjærbrudd eller løsning av enkeltskjær fra borkronen under drift. Videre kan de hittil utviklete monteringsmetoder, selv om de generelt er effektive, iblant, grunnet plassforholdene, begrense mulighetene for plassering av enkeltskjærene på kronesokkelen.

I dag er det imidlertid tilgang til polykrystallinske diamantmaterialer som er varmestabile opp til infiltrasjonstem-peraturen, vanligvis ca. 1100°C. Et slikt varmestabilt diamantmateriale leveres av General Eletric Company under varemerket "Geoset".

Dette materiale har funnet anvendelse ved roterbare borkroner, ved at stykker av materialet innsettes slik i yttersiden av en borkrone at de rager delvis ut fra yttersiden, under anvendelse av samme metode som for naturlige diamanter. Stykkene har eksempelvis vært anvendt i form av et tykt, triangelformet element hvor et triangelhjørne rager ut fra borkronens ytterside mens triangelets hovedplan forløper radialt eller tangentialt. Men da disse varmestabile elementer ikke er forbundet med et støttelag, har de en tykkelse i skjæreretningen som er vesentlig større enn hos konvensjonelle, prefabrikerte skjær, for å gi den nødvendige styrke. Dette kan medføre en betydelig økning i prisen for enkeltskjærene. Denne økning i tykkelse innebærer dessuten at enkeltskjærene ikke lenger er selvslipende, da skjærets parti bak skjæreflaten ikke bortslites hurtigere enn selve skjæreflaten, i motsetning til de tidligere omtalte tolags-enkeltskjær.

Den foreliggende oppfinnelse har derfor som formål å frem- bringe en roterbar borkrone basert på anvendelse av varmestabile enkeltskjær, hvor de ovennevnte mangler ved slike enkeltskjær kan avhjelpes. Videre omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av en roterbar borkrone for anvendelse av varmestabile enkeltskjær.

Det er ifølge oppfinnelsen frembrakt en roterbar borkrone som omfatter en kronesokkel med i hvert fall et parti som dannes av en matrise som er fremstilt i en metallurgisk pulverprosess og utstyrt med et antall påmonterte enkeltskjær som hvert for seg er tilvirket av materiale som er varmestabilt ved matrisens fremstillingstemperatur og med en bakside i anlegg mot en bærekonst-ruksjon på kronesokkelen og en forside med et parti som danner en skjæregg som rager ut fra kronesokkelen, hvor forsiden er forbundet med en holderkonstruksjon som er montert på kronesokkelen, foran skjæret, og slik anordnet at dens motstand mot fremadbøy-ning av skjærpartiet lengst fra skjæreggen er mindre enn dens motstand mot bakutbøyning ved skjæreggen, med derav følgende minskning av de bøyespenninger som påføres enkeltskjæret under dets bakutbøyning nær skjæreggen.

Da de bøyespenninger som påvirker enkeltskjæret reduseres, kan skjærtykkelsen reduseres i motsvarende grad uten at dette øker risikoen for skjærbrudd under boring. Foruten å senke prisen for hvert enkeltskjær vil denne reduksjon i skjærtykkelse også medføre en viss grad av selvsliping, idet materialet på baksiden av hvert enkeltskjær vil bortslites hurtigere enn materialet i selve skjæret.

Det kan anvendes holderkonstruksjoner av ulike typer for oppnåelse av den nødvendige, mindre motstand mot fremadbøyning av skjærelementet. Holderkonstruksjonen kan eksempelvis omfatte en integrerende forlengelse av matrisen som danner kronesokkelen og strekker seg delvis over forsiden av enkeltskjæret, hvorved den lavere motstand mot avbøyning oppnås som følge av forlengelsens tverrsnittsform. Forlengelsen kan være utstyrt med en åpning eller forsenkning ved det parti av skjærets forside som befinner seg rett overfor skjæreggen. Bøyningsmotstanden i denne sone kan reduseres ytterligere ved opprettelse av en åpning eller forsenkning i matrisen ved det parti av enkeltskjærets bakside som befinner seg rett overfor skjæreggen.

Den reduserte bøyningsmotstand kan alternativt oppnås dersom den integrerende forlengelse av matrisen utgjøres av en matrise som har lavere elastisitetsmodul enn matrialet i bærekonstruksjonen for enkeltskjæret.

I en annen, alternativ utførelsesform kan holderkonstruksjonen bestå av et separat, prefabrikert element med et parti som fastholdes i kronesokkelmatrisen og et parti som rager utad fra kronesokkelen og strekker seg delvis over og i kontakt med enkeltskjærets forside. I dette tilfelle kan den lavere bøynings-motstand oppnås ved at holderkonstruksjonen fremstilles av egnet, elastisk materiale og/eller ved hensiktsmessig utforming av holderkonstruksjonen. Holderkonstruksjonen kan eksempelvis være utstyrt med en åpning eller forsenkning ved enkeltskjærets forsideparti rett overfor skjæreggen.

I hvert av de ovennevnte tilfeller kan bærekonstruksjonen som befinner seg ved baksiden av enkeltskjæret, bestå av et mellomstykke som er innmontert i kronesokkelen og som har høyere elastisitetsmodul enn matrisen som danner resten av kronesokkelen .

Da enkeltskjærene i en borkrone ifølge oppfinnelsen er varmestabile, kan en slik kronesokkel fremstilles ved en metode hvorved enkeltskjærene innføyes i kronesokkelen under tilvirkningen av denne, istedenfor å monteres på kronesokkelen etter at denne er ferdiggjort, slik det hittil har vært vanlig ved prefabrikerte enkeltskjær.

Ifølge oppfinnelsen er det således angitt en fremgangsmåte for fremstilling, i en metallurgisk pulverprosess, av en roterbar borkrone som omfatter en kronesokkel hvis ytterside er forbundet med et antall påmonterte enkeltskjær, hvor fremgangsmåten kjenne-tegnes ved prosesstrinn som omfatter tilvirkning av en hulform for støping av i hvert fall et parti av kronesokkelen, fylling av formen med pulverisert matrisemateriale, og infiltrering av materialet med en metallegering i en ovn, for fremstilling av en matrise, og hvor det, innen formen fylles med pulverisert matrisemateriale, gjennomføres ytterligere prosesstrinn som omfatter

a. anbringelse av et antall enkeltskjær i atskilte felter på formens innervegg, hvor hvert enkeltskjær er fremstilt av et materiale som er varmestabilt ved den temperatur som er nødvendig for utforming av matrisen, og

b. anbringelse, ved forsiden av hvert enkeltskjær, av midler som, etter fylling av formen og utforming av matrisen,

danner i hvert fall et parti av en holderkonstruksjon som er innrettet for fastholding av skjæret i stilling på kronesokkelen og som er slik innrettet at den motstand som ytes av holderkonstruksjonen mot fremadbøyning av enkeltskjærets parti lengst fra skjæreggen, er mindre enn den motstand mot bakutbøyning som ytes av materialet som understøtter baksiden av skjæret med skjæreggen, med derav følgende reduksjon av de bøyningsspenninger som overføres til skjæret ved bakutbøyning av dette i sonen ved skjæreggen.

Midlene for opprettelse av holderkonstruksjonen kan omfatte en forsenkning i formflaten som strekker seg langs en del av forsiden av hvert enkeltskjær som er plassert i stilling i formen og som opptar matrisematerialpulver når formen er fylt og derved, når matrisen er utformet, danner et gripeparti som går i ett med matrisemantelen og ligger an mot forsiden av skjæret som derved fastholdes i stilling på kronesokkelen, idet den lavere bøyningsmotstand hos gripepartiet i den ferdige kronesokkel oppnås grunnet utformingen av gripepartiet som dannes av forsenkningen i formen.

Materialet for fylling av forsenkningen i formen, for opprettelse av en integrerende forlengelse av matrisen som vil fungere som en holderkonstruksjon, kan f.eks. være i form av et pulverisert matrisemateriale som omdannes til et hardt materiale med lavere elastisitetsmodul enn resten av matrisen, som et resultat av prosessen for utforming av matrisen. Det pulverformete matrisemateriale hvorav matrisen skal utformes kan eksempelvis tilføres formen som en forbindelse, såkalt "våtblanding", som inneholder det pulverformete materiale sammen-blandet med en væske for tilbereding av en pasta. Væsken kan bestå av hydrokarbon, såsom polyetylenglykol. Følgelig kan materialet for overføring til forsenkningen, for frembringelse av holderkonstruksjonen, tilføres i form av en "våtblandings"-masse som tilføres forsenkningen ved forsiden av enkeltskjæret innen resten av formen blir fylt, idet egenskapene av den opprinnelige "våtblandings"-masse er slik at den frembrakte matrise har en lavere elastisitetsmodul enn den matrise som danner resten av kronesokkelen. Våtblandingens egenskaper kan varieres, eksempelvis ved endring av pulverets kornstørrelsesfordeling, for å variere strukturfastheten og derved justere hardheten av den frembrakte matrise.

Hardheten av matrisen i våtblandingen kan varieres på andre måter, og således kan tilsetning i våtblandingen av et pulver, såsom wolframmetall, nikkel eller jernpulver, gi en matrise av lavere elastisitetsmodul. Istedenfor, eller i tillegg til, redusering av holderkonstruksjonens hardhet kan hardheten av bærekonstruksjonen ved baksiden av hvert enkeltskjær økes, f.eks. ved anvendelse av en våtblandingsmasse av egnete karakteristika i dette felt. Den normale matrise hvorav kronesokkelen utformes, kan således inneholde nikkel og kronesokkelens hardhet ved baksiden av hvert enkeltskjær kan økes ved at det i dette felt i formen anbringes en våtblandingsmasse hvori nikkelandelen er redusert.

Alternativt kan midlene for opprettelse av holderkonstruksjonen omfatte et separat, prefabrikert element som innledningsvis plasseres i formen i anlegg mot forsiden av skjæret på slik måte at elementet, etter fylling av formen og utforming av matrisen, fastholdes av matrisen og derved i sin tur fastholder enkeltskjæret i stilling på kronesokkelen.

Det prefabrikerte holderelement kan ha en langstrakt fasong hvor den ene ende fastholdes i den ferdige kronesokkel mens den motsatte ende strekker seg delvis langs enkeltskjærets forside, i kontakt med denne.

Dersom holderkonstruksjonen omfatter et separat, prefabrikert element, kan den lavere bøyningsmotstand oppnås ved at holderelementet utstyres med en åpning eller en forsenkning ved enkeltskjærets forsideparti lengst fra skjæreggen.

I hvert av de ovennevnte tilfeller kan hvert enkeltskjær bestå av polykrystallinsk diamantmateriale og være fremstilt som en plate, eksempelvis en sirkelformet skive av dette materiale, hvor platens motsatt beliggende hovedflater utgjør henholdsvis dens forside og bakside.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et sideriss av en typisk borkrone av en art hvor oppfinnelsen særlig kan komme til anvendelse.

Fig. 2 viser et enderiss av borkronen ifølge fig. 1.

Fig. 3 viser et skjematisk snitt av et enkeltskjær i en roterbar borkrone, som illustrerer konstruksjonen og fremstil-lingsmetoden ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 og 5 viser tilsvarende, skjematiske snitt som illustrerer alternative forankringer av enkeltskjærene ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 viser et fremre enderiss av enkeltskjæret ifølge fig. 5. Fig. 7 og 8 viser snitt i likhet med fig. 3-5 av ytterligere utførelsesformer.

Det er i fig. 1 og 2 vist en roterbar borkrone med en kronesokkel 10, typisk i form av en wolframkarbidmatrise som er infiltrert med et bindemiddel, vanligvis en kobberlegering. Det er ved den ene ende av kronesokkelen anordnet et gjenget stål-mellomstykke 11 for fastkopling til borstrengen.

Kronesokkelens virksomme endeflate 12 er utstyrt med et antall blader 13 som utgår fra kronens midtparti og som er forbundet med enkeltskjær 14 som er fordelt i bladenes lengderet-ning .

Borkronen omfatter en styreseksjon 15 med anleggsflater 16 som bringes i kontakt med borehullveggen, for stabilisering av borkronen i borehullet. Fra en midtkanal (ikke vist) i borkronen og mellomstykket overføres borevæske på kjent måte gjennom dyser 17 i endeflaten 12.

Det bør bemerkes at dette bare er et eksempel på de mange, mulige variasjoner av den type av borkrone hvor oppfinnelsen kan komme til anvendelse.

Fremgangsmåtene for fremstilling av slike kronesokler ved hjelp av metallurgiske pulverprosesser er velkjent, som tidligere nevnt, og det er i det etterfølgende beskrevet modifikasjoner av de kjente metoder hvorved varmestabile enkeltskjær monteres på kronesokkelen i løpet av støpeprosessen, istedenfor å monteres på kronesokkelen etter støpingen, slik det hittil har vært vanlig ved prefabrikerte skjær.

Det er i fig. 3 vist en støpeform 18, tilvirket av grafitt og med en indre utforming stort sett i motsvarighet til den nød-vendige fasong av kronesokkelen eller et parti av denne. Formen 18 er følgelig utstyrt med langstrakte forsenkninger 19 i motsvarighet til bladene 17. Et antall delsirkulære forsenkninger 20 er anordnet innbyrdes atskilt langs hver forsenkning 19 i posi-sjoner som.hver for seg motsvarer den ønskete plassering av et enkeltskjær. En ytterligere forsenkning 21 er anordnet i formens 18 sidevegg ved hver forsenkning 20.

I tilslutning til fremstillingen av formen blir et antall sirkulære, skiveformete og varmestabile enkeltskjær 14 fastgjort i forsenkningene 20, som vist i fig. 3, ved hjelp av et egnet klebemiddel.

Som tidligere omtalt, kan formen fylles med pulverisert matrisemateriale i form av en forbindelse, såkalt "våtblanding" som inneholder wolframkarbidpulver blandet med polyetylenglykol. Etter å være fylt oppvarmes formen i en ovn, for avbrenning av polyetylenglykolet, hvoretter materialet infiltreres med kobberlegering, for fremstilling av matrisen.

Ifølge oppfinnelsen blir imidlertid forsenkningen 21 ved forsiden av hvert enkeltskjær 14, innen formen fylles med våtblanding på vanlig måte, delvis fylt med en våtblandingsmasse 22 av slik sammensetning, at den frembrakte matrise får en lavere elastisitetsmodul enn matrisen 23 som danner hoveddelen av kronesokkelen. Våtblandingsmassen 22 strekker seg rundt den radiale innerkant av enkeltskjæret 14, på den annen side av skjæreggen 25.

Matrisemassen som utformes i forsenkningen 21, vil i den ferdige sokkel danne en holderkonstruksjon som forbinder skjæret 14 med kronesokkelen. Under boring vil ytterpartiet av holderkonstruks jonen nedslites minst like hurtig som enkeltskjæret 14 og bladet 19, og erosjonen skyldes hovedsakelig strømmen av boreslam og avfallspartikler over gripepartiet. Derved oppnås sikkerhet for at en tilstrekkelig del av den fremre skjæreflate på enkeltskjæret 14 vil forbli blottlagt under nedslitingen av skjæret.

Belastninger som overføres til skjæret 14 under boring, utsetter matrisen bakenfor skjæret 14 for trykkspenninger, særlig i sonen ved skjæreggen 25. Dersom matrisematerialet gir etter under en slik påkjenning, vil skjæret påføres bøyespenninger dersom dette er stivt montert. Ifølge oppfinnelsen har imidlertid matrisen 24 ved forsiden av skjæret, i sonen rett overfor skjæreggen 25, lavere elastisitetsmodul enn matrisen som utgjør den øvrige del av kronesokkelen, og vil derved yte mindre motstand mot bøyning av skjæret enn matrisen som danner kronesokkelen. Under belastning vil følgelig skjæret i realiteten vippe helt og holdent, istedenfor å utsettes for høye bøyespenninger. Skjæret vil derfor være mindre tilbøyelig til å knekke og kan derfor være av mindre tykkelse enn ellers mulig, og dette vil, foruten å redusere prisen for skjæret, dessuten gi en viss grad av selv sliping. Noen "våtblandings"-sammensetninger kan gi en matrise som både har tilstrekkelig lav erosjonsbestandighet og tilstrekkelig lav elastisitetsmodul. I dette tilfelle kan forsenkningen 21 fylles med en enkelt våtblandingsmasse istedenfor med to for-skjellige blandinger.

Ved den alternative versjon som er vist i fig. 4, er holderkonstruksjonens lavere motstand mot bøyning av skjæret 14 oppnådd, ved at det i matrisen er utformet en åpning 2 6 som opptar den innadragende kant av skjæret, slik at den integrerende forlengelse 27 av matrisen som danner gripeelementet, bare ligger an mot skjærets midtparti. Åpningen 26 kan opprettes ved at skjærets eggparti innledningsvis blir innkapslet i et materiale som vil brenne bort under fremstillingen av matrisen. Materialet kan fortrinnsvis inngå i den ferdige kronesokkel, og vil i så fall utgjøre et materiale med lavere elastisitetsmodul enn matrisen. Matrisens integrerende forlengelse 27 kan ha samme sammensetning som hovedmassen av matrisen, eller kan være tilvirket av en annen våtblanding som vil gi en lavere elastisitetsmodul .

I anordningen ifølge fig. 5 og 6 er det prefabrikerte skjær 14 utstyrt med et hull 28 som fylles med matrise, hvorved skjæret fastholdes sikkert på kronesokkelen. En liknende forank-ringsvirkning kan oppnås dersom det i elementet er anordnet én eller flere forsenkninger som fylles med matrise.

Istedenfor en integrerende forlengelse av matrisedelen kan holderkonstruksjonen på forsiden av hvert enkeltskjær omfatte et separat prefabrikert gripeelement som er plassert i formen ved og i kontakt med forsiden av skjæret 14. Som det eksempelvis fremgår av fig. 7, kan gripeelementet være i form av en avlang skinne 29 som er slik montert i formen at en del av skinnen 29 er innleiret i matrisemassen 23 og en del av skinnen strekker seg utad fra matrisemassen og langs skjærets forside, når matrisen er utformet. For å oppnå den nødvendige, lavere motstand mot bøyning av det parti av skjæret som fastholdes av gripeelementet 29, er gripeelementet fremstilt av et passende elastisk materiale med lav elastisitetsmodul. Skinnen kan f.eks. være tilvirket av en nikkel-kromlegering.

For å forebygge for hurtig erosjon av den blottlagte del av skinnen 29 under drift, kan det være nødvendig å påføre skinnen et hardt overflatebelegg.

Ved den alternative utførelsesform som er vist i fig. 8, er den lavere bøyningsmotstand oppnådd alternativt eller i tillegg til elastisiteten hos elementet 29, ved opprettelse av en forsenkning 30 i det langstrakte gripeelement 29, slik at elementet bare ligger an mot midtpartiet av skjærets 14 forside.

Ved anordningen ifølge fig. 7 og 8 er de prefabrikerte gripeelementer 29 plassert i formen, for å innleires i kronesokkelen når matrisen utformes i ovnen. Ved en alternativ fremgangsmåte utskiftes gripeelementene i formen ved tilvirkning av elementer som fjernes fra den ferdige kronesokkel, og etter-later huller i sokkelen. Separate, prefabrikerte gripeelementer som kan være av samme type som elementene 29 ifølge fig. 7 og 8, forankres deretter i hullene i kronesokkelen, eksempelvis ved slaglodding. En slik fremgangsmåte er hensiktsmessig, dersom de prefabrikerte gripeelementer er av en art som ikke kan tåle ovnstemperaturen.

Selv om den ovenstående beskrivelse omtaler skjærene som sirkelformete skiver eller plater, kan det selvsagt anvendes skjær av andre former.

Som tidligere nevnt har de beskrevne holderanordninger for enkeltskjæret 14 som formål å redusere risikoen for skjærbrudd grunnet bøyespenninger som påføres skjærene under boring som følge av at materialet på baksiden av skjærene gir etter. Selv om de beskrevne anordninger således reduserer risikoen for skjærbrudd, kan ytterligere sikkerhet oppnås, ved at det på baksiden av hvert enkeltskjær innmonteres et bæreelement med høyere elastisitetsmodul enn matrisen, slik det er angitt med brutte linjer 32 i fig. 3. Innlegget 32 kan også innføyes i kronesokkelen under støpeprosessen, og kan være anordnet i form av et stivt, prefabrikert innlegg eller en våtblandingsmasse av en sammensetning som vil gi en matrise med høy elastisitetsmodul.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet i tilknytning til enkeltlagsskjær av polykrystallinsk diamant, er grunnen ute-lukkende at dette er den eneste type av varmestabile, prefabrikerte skjær som er kommersielt tilgjengelige. Oppfinnelsen har i større grad befatning med fremgangsmåter til forankring av det prefabrikerte skjær i kronesokkelen enn med det spesielle materiale i det prefabrikerte skjær, og oppfinnelsens ramme omfatter følgelig de borkroner og fremgangsmåter som det er henvist til i forbindelse med anvendelse av andre typer av varmestabile skjær som måtte bli utviklet, med innbefatning av tolags- eller flerlags-skjær og skjær av annet, superhardt materiale enn polykrystallinsk diamant.

Claims (23)

1. Roterbar borkrone som omfatter en kronesokkel med i hvert fall et'parti som er dannet av en matrise som er fremstilt i en metallurgisk pulverprosess og forbundet med et antall enkeltskjær som hvert for seg innbefatter en bakside i anlegg mot en støttekonstruksjon på kronesokkelen, og en forside med et parti som danner en skjæregg som rager utad fra kronesokkelen, hvor forsiden befinner seg i anlegg mot en foranliggende holderkonstruksjon på kronesokkelen, karakterisert ved at hvert enkeltskjær (14) er tilvirket av materiale som er varmestabilt ved matrisens fremstillingstemperatur, og at holderkonstruks jonen (22,27,29) er slik anordnet at den motstand mot fremadbøyning av enkeltskjærets parti rett overfor skjæreggen (25) er mindre enn den motstand mot bakutbøyning som ytes av støttekonstruksjonen ved skjæreggen, med derav følgende minskning av de bøyespenninger som påføres skjærelementet ved dets bakut-bøyning i sonen ved skjæreggen.

2. Borkrone i samsvar med krav 1, karakterisert ved at holderkonstruks j onen ( 22 , 27 ) .".omfatter en integrerende forlengelse av matrisen som danner kronesokkelen og som strekker seg delvis langs forsiden av enkeltskjæret (14), hvorved den lavere bøyningsmotstand oppnås som følge av forlengelsens tverrsnittsform.

3. Borkrone i samsvar med krav 2, karakterisert ved at det i forlengelsen er anordnet en åpning eller forsenkning (26) ved skjærets forsideparti rett overfor skjæreggen.

4. Borkrone i samsvar med krav 2 eller 3, karakterisert ved at det i matrisen er anordnet en åpning eller forsenkning (26) ved skjærelementets (14) baksideparti rett overfor skjæreggen (15).

5. Borkrone i samsvar med krav 2, karakterisert ved at den integrerende forlengelse (22,27) av matrisen er dannet av en matrise med lavere elastisitetsmodul enn det materiale som utgjør støttekonstruksjonen for enkeltskjæret.

6. Borkrone i samsvar med krav 1, karakterisert ved at holderkonstruksjonen består av et separat, prefabrikert element (29, fig. 7 og 8) som delvis fastholdes i kronesokkelens matrise og delvis rager utad fra kronesokkelen og strekker seg delvis langs og i kontakt med enkeltskjærets (14) forside.

7. Borkrone i samsvar med krav 6, karakterisert ved at gripeelementet (29) er tilvirket av elastisk materiale.

8. Borkrone i samsvar med krav 6, karakterisert ved at den lavere bøyningsmotstand hos gripeelementet (29) skyldes gripeelementets utforming.

9. Borkrone i samsvar med krav 8, karakterisert ved at gripeelementet (29) er utstyrt med en åpning eller forsenkning (30, fig. 8) ved skjærets forsideparti rett overfor skjæreggen.

10. Borkrone i samsvar med et av kravene 1-9, karakterisert ved at støttekonstruksjonen ved enkeltskjærets (14) bakside består av et innlegg (32) som er innmontert i kronesokkelen og som har høyere elastisitetsmodul enn den matrise som danner den øvrige del av kronesokkelen.

11. Borkrone i samsvar med et av kravene 1-10, karakterisert ved at hvert enkeltskjær (14) er tilvirket i form av en plate av polykrystallinsk diamantmateriale, hvor platens motsatt beliggende hovedflater danner henholdsvis dens forside og bakside.

12. Borkrone i samsvar med krav 11, karakterisert ved at hvert enkeltskjær (14) er anordnet i form av en sirkulær skive.

13. Fremgangsmåte for fremstilling, i en metallurgisk pulverprosess av en roterbar borkrone med en kronesokkel hvis ytterside er forbundet med et antall enkeltskjær, hvorved det til-virkes en form som er bestemt for støping av i hvert fall et parti av kronesokkelen og som fylles med pulverisert matrisemateriale som infiltreres med en metallegering, for fremstilling av en matrise, karakterisert ved prosesstrinn som gjennomføres innen formen fylles med pulverisert matrisemateriale og som omfatter a. anbringelse, i atskilte felter på formens innervegg, av et antall enkeltskjær (14) som hvert for seg er tilvirket av et materiale som er varmestabilt ved den nødvendige temperatur for fremstilling av matrisen, og b. montering, ved forsiden av hvert enkeltskjær, av deler (21 i fig. 3, 29 i fig. 7) som, etter fylling av formen og fremstilling av matrisen, danner i hvert fall en del av en holderkonstruksjon som tjener for fastholding av skjæret i stilling på kronesokkelen og som er slik anordnet at den motstand som ytes mot fremadbøyning av skjærpartiet rett overfor skjæreggen, er mindre enn den motstand mot bakutbøyning som ytes av materialet som understøtter skjærets bakside ved skjæreggen, med derav følgende minskning av bøyespenningene som påføres skjæret ved bakutbøyning av dette i sonen ved skjæreggen.

14. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13, karakterisert ved at midlene for opprettelse av holderkonstruksjonen omfatter en forsenkning (21) i formens (18) sidevegg, som strekker seg langs en del av hvert enkeltskjærs (14) forside, når skjæret er plassert i stilling i formen, og som opptar pulverisert matrisemateriale når formen er fylt og derved, når matrisen er ferdig, danner en gripedel som er utformet i ett med matrisen, og som ligger an mot forsiden av skjæret som derved fastholdes i stilling på kronesokkelen, idet den lavere bøyemotstand hos gripedelen i den ferdige kronesokkel skyldes utformingen av gripedelen som er dannet av forsenkningen (21) i formen.

15. Fremgangsmåte i samsvar med krav 14, karakterisert ved at materialet (22) som anbringes i støpeformen, til fylling av forsenkningen i formen for opprettelse av en integrerende matriseforlengelse som vil fungere som en holderkonstruksjon, er av en art som ved omdanning under matrisefremstillings-prosessen får en lavere elastisitetsmodul enn den øvrige del av matrisen.

16. Fremgangsmåte i samsvar med krav 15, karakterisert ved at materialet (22) til fylling av forsenkningen i formen er et pulverisert matrisemateriale.

17. Fremgangsmåte i samsvar med krav 16, karakterisert ved at det pulveriserte matrisemateriale tilføres formen som en forbindelse hvori det pulveriserte matrisemateriale er blandet med en væske, og derved danner en pasta.

18. Fremgangsmåte i samsvar med krav 17, karakterisert ved at væsken består av hydrokarbon.

19. Fremgangsmåte i samsvar med krav 18, karakterisert ved at hydrokarbonet består av polyetylenglykol.

20. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13, karakterisert ved at midlet for opprettelse av holderkonstruksjonen omfatter et separat, prefabrikert element (29) som innledningsvis plasseres i formen i anlegg med forsiden av skjæret (14) på slik måte at elementet, etter at formen er fylt og matrisen tilvirket, fastholdes av matrisen og derved fastholder skjæret i stilling på kronesokkelen.

21. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13, karakterisert ved at midlene for opprettelse av holderkonstruksjonen innbefatter et formingselement som innledningsvis plasseres i formen ved enkeltskjærets forside og som er slik anordnet at det, etter at formen er fylt og matrisen tilvirket, kan fjernes under etterlatelse av et hull i matrisen, og at det i fremgangsmåten inngår et prosesstrinn hvorunder det i hullet fastgjøres et separat, prefabrikert element som delvis ligger an mot forsiden av enkeltskjæret slik at dette fastholdes i stilling på kronesokkelen.

22. Fremgangsmåte i samsvar med krav 20 eller 21, karakterisert ved at det prefabrikerte gripeelement (29) er av langstrakt form hvor den ene ende er forankret i den ferdige kronesokkel mens den annen ende strekker seg delvis langs og i kontakt med forsiden av skjæret (14).

23. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 20-22, karakterisert ved at gripeelementet er utstyrt med en åpning eller forsenkning (28) ved skjærets (14) forsideparti rett overfor skjæreggen (25).