SE516432C2 - Rolling drill bit for rotary crushing rock drilling and method for manufacturing the roller drill bit and crushing means for rotating, crushing drilling - Google Patents
Rolling drill bit for rotary crushing rock drilling and method for manufacturing the roller drill bit and crushing means for rotating, crushing drillingInfo
- Publication number
- SE516432C2 SE516432C2 SE0001598A SE0001598A SE516432C2 SE 516432 C2 SE516432 C2 SE 516432C2 SE 0001598 A SE0001598 A SE 0001598A SE 0001598 A SE0001598 A SE 0001598A SE 516432 C2 SE516432 C2 SE 516432C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- crushing
- roller
- pin
- crushing member
- drill bit
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 33
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 11
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/0026—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
- B23K9/0035—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work of thin articles
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/50—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type
- E21B10/52—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type with chisel- or button-type inserts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Crushing And Pulverization Processes (AREA)
Abstract
Description
nun-n 10 15 20 25 30 usa. 0 o u n nu 516 432 ll563SE 00/04/28 2 Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett stift som möjliggör en enkel montering till borrkroppen. nun-n 10 15 20 25 30 usa. A further object of the present invention is to provide a pin which enables easy mounting to the drill body.
Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en metod för tillverkning av rullborrkronor för roterande, krossande borrning, vilken är snabb och effektiv.A further object of the present invention is to provide a method for manufacturing roller drill bits for rotary, crushing drilling, which is fast and efficient.
Kortfattad beskrivning av ritningarna Dessa och andra syften har uppnåtts genom en metod för tillverkning av rullborrkronor för roterande, krossande borrning samt en rullborrkrona och ett stift, vilka erhållit särdragen enligt de efterföljande oberoende patentkravens kännetecknande delar med hänvisning till ritningarna. Fig. 1A visar en del av en rullborrkrona enligt föreliggande uppfinning i tvärsnitt. Fig. lB och 1C visar förstoringar av två områden i Fig. 1A med stifi enligt föreliggande uppfinning. Fig. 2A visar en alternativ utföringsfonn av en tandad borrkrona enligt föreliggande uppfinning i perspektivvy. F ig. 2B visar en förstorad tand från Fig. 2A. F ig. 3A-3G visar schematiskt ett förlopp enligt föreliggande uppfinning med punktsvetsning av ett stift till en borrkropp. Fig. 4 visar ett stift enligt föreliggande uppfinning i sidovy. Fig. 5A-5G visar schematiskt ett alternativt förlopp enligt föreliggande uppfinning med punktsvetsning av ett stift till en borrkropp. Fig. 6-10 visar altemativa utföringsformer av stift enligt föreliggande uppfinning i sidovyer.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS These and other objects have been achieved by a method of manufacturing roller drill bits for rotary, crushing drilling as well as a roller drill bit and a pin, which have obtained the features according to the characterizing parts of the following independent claims with reference to the drawings. Fig. 1A shows a part of a roller drill bit according to the present invention in cross section. Figs. 1B and 1C show enlargements of two areas in Fig. 1A with path fi according to the present invention. Fig. 2A shows an alternative embodiment of a toothed drill bit according to the present invention in perspective view. F ig. 2B shows an enlarged tooth from Fig. 2A. F ig. 3A-3G schematically show a process according to the present invention with spot welding of a pin to a drill body. Fig. 4 shows a pin according to the present invention in side view. Figs. 5A-5G schematically show an alternative process according to the present invention with spot welding of a pin to a drill body. Figs. 6-10 show alternative embodiments of pins according to the present invention in side views.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till Fig. 1, 2A och 2B visas en bergborrkrona l enligt föreliggande uppfinning, för roterande krossande borrning av berg, en så kallad rullborrkrona.Detailed description of the invention With reference to Figs. 1, 2A and 2B, a rock drill bit 1 according to the present invention is shown, for rotary crushing drilling of rock, a so-called roller drill bit.
Borrkronan innefattar tre ben 10, varav endast ett visas, i tvärsnitt, på vilka lagertappar 11 är utformade. På varje lagertapp är en med stift 14 försedd rulle 12 roterbart lagrad medelst rullager 29, ett system av kullager 15, ett radiallager 16 samt ett axiallager 17. Stiften kan altemativt ersättas av andra krossande organ än stift, såsom mej selskär eller tänder (Fig. 2A) integrerade med rullen. Benen 10 är jämnt fördelade runt kronans omkrets med 120°:s delning. För införande av kullagerkuloma 15 är lagertappen ll försedd med en kanal 18, i vilken en plugg 19 är upptagen för att kvarhålla de separata kuloma 15. Det cylindriska rullagret 29 upptar en stor del av reaktionskraften från berget medan kullagrets 15 :naiv 10 15 20 25 30 516 m _. ._ ._ ll563SE 00/04/28 3 huvudsakliga uppgifi är att kvarhålla rullen 12 på tappen ll. Rullen har en skuldra 20 att ansättas mot en ansats 2l på tappen för upptagning av axialkrafler, vilka ej upptas av en stödplattas samverkan med tappens axiella ändyta. Kronan är försedd med spolkanaler 34 för spolmedium, såsom tryckluñ med tillsats av vatten avsett för kylning och renblåsning av lagersystemet. De ovan närrmda lagren kan vara avtätade och smorda medelst ett smöijmedelssystem integrerat med kronan.The drill bit comprises three legs 10, of which only one is shown, in cross section, on which bearing pins 11 are formed. On each bearing pin, a roller 12 provided with pins 14 is rotatably mounted by means of roller bearings 29, a system of ball bearings 15, a radial bearing 16 and an axial bearing 17. The pins can alternatively be replaced by crushing means other than pins, such as seals or teeth (Fig. 2A) integrated with the roller. The legs 10 are evenly distributed around the circumference of the crown with a 120 ° pitch. For insertion of the ball bearing balls 15, the bearing pin 11 is provided with a channel 18, in which a plug 19 is received to retain the separate balls 15. The cylindrical roller bearing 29 absorbs a large part of the reaction force from the rock while the ball bearing 15: naive 10 30 516 m _. ._ ._ ll563EN 00/04/28 3 main information is to keep the roller 12 on the pin ll. The roller has a shoulder 20 to be abutted against a shoulder 21 on the pin for receiving axial collars, which are not accommodated by the interaction of a support plate with the axial end surface of the pin. The crown is provided with flushing channels 34 for flushing medium, such as a pressure cooker with the addition of water intended for cooling and purifying the bearing system. The bearings mentioned above can be sealed and lubricated by means of a lubricant system integrated with the crown.
Varje stift har en arbetande ände och stiftändens form kan variera högst avsevärt.Each pin has a working end and the shape of the pin end can vary very considerably.
Sålunda kan densamma vara halvsfärisk, konisk, ballistisk, semiballistisk eller mej selformad. Stifien är gjorda av förslitningsresistent hårdmetall, såsom wolframkarbid och kobolt pressade tillsammans varefter den bildade kroppen sintras. Eftersom hårdmetall är ett dyrt material skulle borrkronans kostnad sjunka om hårdmetalldelen som normalt pressas ned i hål i stålkroppen kunde elimineras. Tillverkningskostnaden skulle också bli lägre om hålborming ej behövde utföras. I föreliggande uppfinning lästs hårdmetallen direkt mot stålkroppen genom svetsning. Svetsning innebär i att ytoma upphettas och trycks ihop varvid en s.k. metallurgisk bindning, med hög hållfasthet, erhålls mellan de två materialen.Thus, the same can be hemispherical, conical, ballistic, semi-ballistic or mejsel-shaped. The paths are made of wear-resistant cemented carbide, such as tungsten carbide and cobalt pressed together, after which the formed body is sintered. Since cemented carbide is an expensive material, the cost of the drill bit would decrease if the cemented carbide part that is normally pressed down into holes in the steel body could be eliminated. The manufacturing cost would also be lower if hole drilling did not have to be performed. In the present invention, the cemented carbide is loaded directly against the steel body by welding. Welding means that the surfaces are heated and compressed, whereby a so-called metallurgical bonding, with high strength, is obtained between the two materials.
Ett problem vid svetsning av hårdmetall är dess höga kolhalt. Vid uppsmältning kommer då kolhalten i stålet närmast fogen att öka, med risk för törsprödning. För att begränsa detta väljs svetstiden kort, vilket ställer speciella krav på valet av svetsmetod.A problem when welding cemented carbide is its high carbon content. Upon melting, the carbon content of the steel closest to the joint will increase, with the risk of dry embrittlement. To limit this, the welding time is selected briefly, which places special demands on the choice of welding method.
En lämplig metod där just korta svetstider är karakteristiskt är s.k. kondensatorpunktsvetsning, vilken illustreras i Fig. 3A-3G. Metoden innebär att Stiftet 14A och arbetsstycket ansluts till en krets i vilken ett kondensatorpaket, ej visat, urladdas. En speciellt utformad tapp 22 i Stiftet gör att strömmen blir mycket hög lokalt och en ljusbåge 43 uppstår. Denna ljusbåge törångar tappen och smälter ytoma. Stifiet trycks eller stöts mot arbetsstycket varvid smältan stelnar och metallurgisk eller kemisk bindning uppstår.A suitable method where just short welding times are characteristic is the so-called capacitor spot welding, which is illustrated in Figs. 3A-3G. The method means that the pin 14A and the workpiece are connected to a circuit in which a capacitor package, not shown, is discharged. A specially designed pin 22 in the pin causes the current to be very high locally and an arc 43 occurs. This arc steams the steam and melts the surfaces. The path is pressed or bumped against the workpiece, causing the melt to solidify and metallurgical or chemical bonding to occur.
F örloppet är mycket snabbt, i storleksordningen l-5 millisekunder (ms), och visas i Fig. 3A-3G. Svetsningen kan också göras utan spalt, dvs utan steg A i figuren, och svetstiden blir då något längre men ej längre än l sekund. Metoden enligt föreliggande uppfinning innebär således med hänvisning till Fig. 3A-3G att: A- Kondensatorpaketet laddas och stiftet 14A accelereras mot rullens släta yta 13. B- Tappen 22 kommer i kontakt med ytan 13 och kortsluter kondensatorpaketet. C- Tappen 22 förångas. D- En ljusbåge 43 bildas nuafl» 10 15 20 » ø » | v' .- -....Z 516 432 " " " 1l563SE 00/04/28 4 mellan stiftet och arbetsstycket. E- Ljusbågen smälter ytskikt på båda materialen. F- Stifiet slår ned i arbetsstycket och svetsar ihop materialen. G- De uppsmälta skikten stelnar omedelbart i en väsentligen konisk svetsfog 41 och svetsningen är klar. I Fig. 1B och 1C antyds att stelnat material, främst stål, bildat en vulst 40 kring varje stift. Svetsfogens tjocklek ligger i intervallet 1 - 300 mikrometer (um). F ig. lC visar fastsvetsade skyddstift 30 av hårdmetall, vilka avser att hålla diametern på borrkronan konstant längre samt som skyddar stålbenet mot slitage vid utsatta ornråden.The process is very fast, on the order of 1-5 milliseconds (ms), and is shown in Figs. 3A-3G. The welding can also be done without a gap, ie without step A in the figure, and the welding time will then be slightly longer but not longer than 1 second. The method according to the present invention thus means with reference to Figs. 3A-3G that: A- The capacitor package is charged and the pin 14A is accelerated against the smooth surface 13. The pin 22 comes into contact with the surface 13 and short-circuits the capacitor package. C- Pin 22 evaporates. D- An arc 43 is formed now fl »10 15 20» ø »| v '.- -.... Z 516 432 "" "1l563EN 00/04/28 4 between the pin and the workpiece. E- The arc melts surface layers on both materials. F- The path strikes the workpiece and welds the materials together. G- The molten layers solidify immediately in a substantially conical weld joint 41 and the welding is complete.In Figs. 1B and 1C it is indicated that solidified material, mainly steel, formed a bead 40 around each pin.The thickness of the weld joint is in the range 1 - 300 micrometers (μm) Fig. 1C shows welded protective pins 30 of cemented carbide, which are intended to keep the diameter of the drill bit constantly longer and which protect the steel leg against wear in the case of exposed mandrels.
Det stift 14A som anpassats till metoden enligt föreliggande uppfinning visas i Fig. 4. Stiftet av hårdmetall har en i huvudsak cylindrisk skaftdel 23 och en halvsfärisk arbetande ände 24. Stifiet har en centrumaxel CL. Änden definierar en radie R, vars centrum ligger i ett plan P. Skaftdelen 23 har en diameter D. Tappen 22 har utsträckning symmetriskt kring centrumaxeln CL från en stiflets undersida 25A. Undersidan 25A är i huvudsak koniskt utformat med en inre konvinkel som är från 150° till mindre än 180°, företrädesvis kring 174°. Tappen har en diameter d kring 0.75 mm. Skaftdelen 23 har en höjd hl från övergången 26 till undersidan 25A till planet P vilken är från 0.2 till 2.8 mm.The pin 14A adapted to the method of the present invention is shown in Fig. 4. The cemented carbide pin has a substantially cylindrical shaft portion 23 and a hemispherical working end 24. The rod has a center axis CL. The end defines a radius R, the center of which lies in a plane P. The shaft part 23 has a diameter D. The pin 22 extends symmetrically about the center axis CL from the underside 25A of a path. The underside 25A is substantially conically shaped with an inner cone angle that is from 150 ° to less than 180 °, preferably around 174 °. The pin has a diameter d around 0.75 mm. The shaft part 23 has a height h1 from the transition 26 to the underside 25A to the plane P which is from 0.2 to 2.8 mm.
Tappen 22 och undersidan 25A har en höjd h2 cirka 1.2 mm mätt från övergången 26.The pin 22 and the underside 25A have a height h2 of approximately 1.2 mm measured from the transition 26.
Stiftets höjd H utgör den del av stiftet som är avsedd att sticka ut från frontytan och höjden definieras från övergången 26 till toppen på stiflet. I tabellen nedan har listats lämpliga värden avseende stifidimensioner för stiñ enligt föreliggande uppfinning med de vanligaste stifldiarnetrarria vid rullborrkronor. Förekommande enhet är millimeter.The height H of the pin is the part of the pin that is intended to protrude from the front surface and the height they are fi niered from the transition 26 to the top of the path. The table below lists suitable values for path dimensions for paths according to the present invention with the most common path diarnetrariums for roller drill bits. Occurring unit is millimeters.
Dia Utstick meter D H H/D 7 3,3 0,47 7 4,9 0,70 10 3,5 0,35 10 7,0 0,70 12 3,7 0,31 12 8,0 0,67 14 4,3 0,31 14 1 1,0 0,79 16 5,1 0,32 16 14 0,88 19 8,0 0,42 19 15,5 0,82 21 8 0,38 unfun 10 15 20 25 - I = | nu n 516 432 i " " " 1l563SE 00/04/28 5 21 19 0,90 max 19 0,9 min 3 ,3 0,3 H/D-förhållandet är såsom framgår ur tabellen cirka 0.3 till 0.9, men är definitivt mindre än 1.2, dvs H/D konventionella stifts längder visar det sig att längden hos stifiet enligt föreliggande uppfinning är endast cirka 30% - 50% av längden hos konventionella stifi.Dia Protrusion meter DHH / D 7 3.3 0.47 7 4.9 0.70 10 3.5 0.35 10 7.0 0.70 12 3.7 0.31 12 8.0 0.67 14 4 , 3 0.31 14 1 1.0 0.79 16 5.1 0.32 16 14 0.88 19 8.0 0.42 19 15.5 0.82 21 8 0.38 unfun 10 15 20 25 - I = | now n 516 432 i "" "1l563EN 00/04/28 5 21 19 0.90 max 19 0.9 min 3, 3 0.3 The H / D ratio is as shown in the table about 0.3 to 0.9, but is the fi nitive less than 1.2, i.e. the lengths of H / D conventional pins, it is found that the length of the path according to the present invention is only about 30% - 50% of the length of conventional path fi.
Svetsning kan alternativt ske genom motståndssvetsning, vilken illustreras i Fig. 5A- 5G. Denna kan vara av konventionell typ, där värme genereras av ström som leds över två ytor under tryck. Speciellt lämpliga är två metoder som liknar kondensatorpunktsvetsning, nämligen de s.k. SC (Short Cycle)- och ARC (Arch)-metodema. Skillnaden jämfört med kondensatorpunktsvetsning är att en transforrnatorströmkälla används samt att stiftet har en helt konisk undersida i stället för tapp. Från början är stifiet i kontakt med arbetsstycket men samtidigt som strömmen släpps på lyfts det upp en bit. Därmed bildas en ljusbåge som _ smälter ytoma på samman sätt som ovan. Slutligen trycks stifiet ned i arbetsstycket och svetsen bildas. Svetstiden, som är något längre än vid kondensatorpunktsvetsning, styrs genom reglering av tiden mellan det att ljusbågen tänds och stiftet trycks ned. SC-metoden illustreras i Fig. 5A-5F. SC-metoden enligt föreliggande uppfinning innebär således med hänvisning till Fig. 5A-5F att: A- Stiftet är initialt i kontakt med arbetsstycket. B- Samtidigt som strömmen släpps på lyfis stifiet upp från arbetsstycket varvid en ljusbåge bildas. C- En ljusbåge 43 bildas mellan stifiet och arbetsstycket. D- Ljusbågen smälter ytskikt på båda materialen. E- Stiftet slår ned i arbetsstycket och svetsar ihop materialen.Welding can alternatively take place by resistance welding, which is illustrated in Figs. 5A-5G. This can be of the conventional type, where heat is generated by current which is conducted over two surfaces under pressure. Particularly suitable are two methods similar to capacitor spot welding, namely the so-called SC (Short Cycle) and ARC (Arch) methods. The difference compared to capacitor spot welding is that a transformer power source is used and that the pin has a completely conical underside instead of a pin. From the beginning, the path is in contact with the workpiece, but at the same time as the power is released, it lifts up a bit. This forms an arc that melts the surfaces in the same way as above. Finally, the path is pushed down into the workpiece and the weld is formed. The welding time, which is slightly longer than in capacitor spot welding, is controlled by regulating the time between the arc being lit and the pin being pressed down. The SC method is illustrated in Figs. 5A-5F. The SC method according to the present invention thus means, with reference to Figs. 5A-5F, that: The A-pin is initially in contact with the workpiece. B- At the same time as the current is released on the light path up from the workpiece, an arc is formed. C- An arc 43 is formed between the path and the workpiece. D- The arc melts surface layers on both materials. The e-pin strikes the workpiece and welds the materials together.
G- De uppsmälta skikten stelnar omedelbart och svetsfogen 41 är klar. Svetstiden för SC- metoden överskrider sällan 20 ms.G- The molten layers solidify immediately and the weld joint 41 is ready. The welding time for the SC method rarely exceeds 20 ms.
Det stift 14B som anpassats till den alternativa metoden enligt föreliggande uppfinning visas i Fig. 6. Det som skiljer stiftet 14B från det ovan beskrivna stifiet 14A är att stifiet 14B saknar tapp så att undersidan 25B utgörs av en helt konisk yta med en inre konvinkel kring 166°. Ett viktigt gemensamt särdrag för de båda stifien är att de har en undersida vars minsta diameter är mindre än diametem D hos Stiftet, dvs en väsentligen konisk svetsfog 41 erhålls. Därigenom kompenseras för en lite större uppsmältning hos stålet som man normalt får under stifiets mitt. |,»|o 10 15 20 25 30 nu ' ' ° , , ' | u o u» 516 432 _ ll563SE 00/04/28 6 ARC-metoden används för större dimensioner och fungerar på samma sätt som SC- metoden. Eftersom längre svetstider används skyddas svetsen i detta fall medelst en kerarnisk ring eller gas. Svetstiden är diameterberoende exempelvis 200-400 ms för ett stift med diameter 10 mm men överskrider sällan eller aldrig l sekund.The pin 14B adapted to the alternative method of the present invention is shown in Fig. 6. What distinguishes the pin 14B from the path 14A described above is that the path 14B has no pin so that the underside 25B consists of a completely conical surface with an inner cone angle around 166 °. An important common feature of the two paths is that they have a underside whose minimum diameter is smaller than the diameter D of the pin, ie a substantially conical weld joint 41 is obtained. This compensates for a slightly greater melting of the steel that you normally get under the middle of the path. |, »| O 10 15 20 25 30 nu '' °,, '| u o u »516 432 _ ll563EN 00/04/28 6 The ARC method is used for larger dimensions and works in the same way as the SC method. Since longer welding times are used, the weld in this case is protected by means of a core ring or gas. The welding time is diameter dependent, for example 200-400 ms for a pin with a diameter of 10 mm but rarely or never exceeds 1 second.
För att öka fogens hållfasthet kan hårdmetallen beläggas med ett skikt av nickel eller kobolt innan svetsning.To increase the strength of the joint, the cemented carbide can be coated with a layer of nickel or cobalt before welding.
Exempel l: Hårdmetallstifi med en diameter på 07 mm svetsades medelst kondensatorpunktsvetsning mot en stålkropp i seghärdat stål av typen SS2244.Example 1: Carbide path fi with a diameter of 07 mm was welded by capacitor spot welding to a steel body in toughened steel of type SS2244.
Hårdmetallstifien var utformade enligt Fig. 4. Vid svetsningen användes en s.k. lyfihöjd om l mm, spänningen 160V, tryckkraft 50N och svetstid 3 ms. Genom metallografisk undersökning verifierades att metallurgisk bindning erhölls mellan stålkroppen och hårdmetallstiften.The cemented carbide path was designed according to Fig. 4. A so-called ly fi height of 1 mm, voltage 160V, compressive force 50N and welding time 3 ms. Metallographic examination verified that metallurgical bonding was obtained between the steel body and the cemented carbide pins.
Exempel 2: Hårdmetallstifi med en diameter på 07 mm svetsades med SC-metoden mot en stålkropp i seghärdat stål av typen SS2244. Hårdmetallstiften var utformade enligt Fig. 6. Vid svetsningen användes en lyfthöj d om l mm, strömstyrkan 550V och svetstiden 20 ms. Genom metallografisk undersökning verifierades att metallurgisk bindning erhölls mellan stålkroppen och hårdmetall.Example 2: Carbide path fi with a diameter of 07 mm was welded by the SC method to a steel body in toughened steel of the type SS2244. The cemented carbide pins were designed according to Fig. 6. When welding, a lifting height d of 1 mm, the current 550V and the welding time 20 ms were used. Metallographic examination verified that metallurgical bonding was obtained between the steel body and cemented carbide.
Ytterligare en fördel med metodema enligt föreliggande uppfinning är att stift kan placeras närmare varandra på rullborrkronan utan risk för några sprickor mellan några stifthål. Den korta svetstiden möjliggör svetsning även av diarnantbelagda stift. Varje stift 14A, l4B enligt föreliggande uppfinning som skall svetsas är kortare än motsvarande konventionellt stift, varför dyr hårdmetall sparas. Dessutom behövs ingen som helst beredning av svetsfogen på rullen 12. Stiftet 14A, l4B är ej avsett att roteras vid svetsningen och kan därför altemativt vara asymmetriskt utformat och behöver dessutom inga medbringningsytor. I det asymrnetriska fallet gäller att i det i kraven givna sambandet är ”D” en beteckning för det asymmetriska stifiets största bredd. Skaflets höjd hl hos stiftet kan vara 0 till 15 mm, det vill säga den arbetande änden 24 kan exempelvis ansluta direkt till undersidan 25A, 25B.A further advantage of the methods according to the present invention is that pins can be placed closer to each other on the roller drill bit without the risk of any cracks between any pin holes. The short welding time also enables welding of diarnate-coated pins. Each pin 14A, 14B according to the present invention to be welded is shorter than the corresponding conventional pin, so expensive cemented carbide is saved. In addition, no preparation of the welding joint on the roller 12 is required at all. The pin 14A, 14B is not intended to be rotated during welding and can therefore alternatively be asymmetrically designed and also does not need any entraining surfaces. In the asymmetric case, in the context given in the requirements, “D” is a designation for the largest width of the asymmetric path. The height hl of the pin of the pin can be 0 to 15 mm, i.e. the working end 24 can, for example, connect directly to the underside 25A, 25B.
Fig. 7 visar ett stift l4C enligt föreliggande uppfinning, med ballistisk grundform, vilket är något mer aggressivt än de ovan beskrivna stiften. Fig. 8 visar ett stift 14D enligt föreliggande uppfinning, med konisk grundform, vilket är ytterligare något mer aggressivt 1-»11 10 15 20 25 n o ø | O' , , . ø ~ a» 516 43.2 lI563SE 00/04/28 7 än de ovan beskrivna stiflen. Fig. 9 visar ett stift 14E enligt föreliggande uppfinning såsom nämnts ovan, med asymmetrisk, väsentligen konisk grundform. Såsom framgår av Fig. 10 utbildas stifiet 14F enligt föreliggande uppfinning med en skuldra och ett mellanliggande konkavt parti. Skuldran skyddar det omgivande stålet i rullen 12 mot förslitning och ger större svetsad yta.Fig. 7 shows a pin 14C according to the present invention, with ballistic basic shape, which is slightly more aggressive than the pins described above. Fig. 8 shows a pin 14D according to the present invention, with conical basic shape, which is further slightly more aggressive 1- »11 10 15 20 25 n o ø | O ',,. ø ~ a »516 43.2 lI563SE 00/04/28 7 than the path described above. Fig. 9 shows a pin 14E according to the present invention as mentioned above, with asymmetrical, substantially conical basic shape. As shown in Fig. 10, the path 14F is formed according to the present invention with a shoulder and an intermediate concave portion. The shoulder protects the surrounding steel in the roller 12 from wear and gives a larger welded surface.
Alternativt kan stiften 14A-14F kan vara utfört i material liknande den typ av hårdmetall som beskrivs i US-A-5 286 549 vari visas hårdmetallkroppar, vilka innehåller WC och ett bindemedel baserat på åtminstone något av Co, Fe och Ni och vilka innefattar en mjuk kärna av hårdmetall omgiven av en hårdare ytzon av hårdmetall. Det är underförstått att stifien 14C-14F kan anordnas med en tapp 22 för att möjliggöra kondensatorpunktsvetsning av dessa.Alternatively, the pins 14A-14F may be made of materials similar to the type of cemented carbide described in US-A-5,286,549 showing carbide bodies which contain WC and a binder based on at least one of Co, Fe and Ni and which comprise a soft carbide core surrounded by a harder carbide surface zone. It is understood that paths 14C-14F may be provided with a pin 22 to enable capacitor spot welding thereof.
Fig. 2A och 2B visar en alternativ utföringsform av en rullborrkrona 1' enligt föreliggande uppfinning med ståltänder. Det som skiljer denna utiöringsform från borrkronan 1 i Fig. 1A är att rullen l” istället för stifi har ståltänder förstärkta med hårdmetalltoppar 14” såsom krossande organ. I svetsfogen har toppen 14' väsentligen ett rektangulärt tvärsnitt med en största bredd D, Fig. 2C. Toppens höjd H utgör den del av tanden som är avsedd att sticka ut från stålytan på rullen och höjden H definieras från övergången 26' till spetsen på toppen. H/D-íörhållandet är cirka 0.3 till 0.9, men är definitivt mindre än 1.2, dvs H/D<1.2, helst H/DSO.9.Figs. 2A and 2B show an alternative embodiment of a roller drill bit 1 'according to the present invention with steel teeth. What distinguishes this embodiment from the drill bit 1 in Fig. 1A is that the roller 1 "instead of the path fi has steel teeth reinforced with cemented carbide tops 14" as crushing means. In the weld, the top 14 'has a substantially rectangular cross-section with a maximum width D, Fig. 2C. The height H of the top constitutes the part of the tooth which is intended to protrude from the steel surface of the roller and the height H is defined from the transition 26 'to the tip of the top. The H / D ratio is about 0.3 to 0.9, but they are fi natively less than 1.2, ie H / D <1.2, preferably H / DSO.9.
Föreliggande uppfinning medför således att en rullborrkrona för roterande, krossande borrning anvisas vilken medger stora frihetsgrader avseende utrymme mellan rullama och lagerutrymme i borrkroppen. Dessutom anvisas stiftgeometrier och en metod vilka möjliggör en enkel och snabb montering av stift till borrkroppen, vilket i sin tur medför materialtekniska fördelar.The present invention thus entails that a roller drill bit for rotating, crushing drilling is indicated, which allows large degrees of freedom regarding space between the rollers and bearing space in the drill body. In addition, pin geometries and a method are provided which enable a simple and fast installation of pins to the drill body, which in turn entails material technical advantages.
Föreliggande uppfinning är ej begränsad till de som exempel visade utlöringsfonnema utan kan modifieras inom ramen för patentkraven.The present invention is not limited to the teaching methods shown by way of example but can be modified within the scope of the claims.
Claims (8)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0001598A SE516432C2 (en) | 2000-05-03 | 2000-05-03 | Rolling drill bit for rotary crushing rock drilling and method for manufacturing the roller drill bit and crushing means for rotating, crushing drilling |
| PCT/SE2001/000856 WO2001083934A2 (en) | 2000-05-03 | 2001-04-19 | Method for the manufacturing of a cone cutter for rotary drilling by crushing, a rotary cone drill bit, a cone cutter and crushing elements therefore |
| AU52805/01A AU5280501A (en) | 2000-05-03 | 2001-04-19 | Method for the manufacturing of a cone cutter for rotary drilling by crushing, arotary cone drill bit, a cone cutter and crushing elements therefore |
| US09/837,345 US20020000336A1 (en) | 2000-05-03 | 2001-04-19 | Method for the manufacturing of a cone cutter for rotary drilling by crushing, a rotary cone drill bit, a cone cutter and crushing elements therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0001598A SE516432C2 (en) | 2000-05-03 | 2000-05-03 | Rolling drill bit for rotary crushing rock drilling and method for manufacturing the roller drill bit and crushing means for rotating, crushing drilling |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0001598D0 SE0001598D0 (en) | 2000-05-03 |
| SE0001598L SE0001598L (en) | 2001-11-04 |
| SE516432C2 true SE516432C2 (en) | 2002-01-15 |
Family
ID=20279502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0001598A SE516432C2 (en) | 2000-05-03 | 2000-05-03 | Rolling drill bit for rotary crushing rock drilling and method for manufacturing the roller drill bit and crushing means for rotating, crushing drilling |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020000336A1 (en) |
| AU (1) | AU5280501A (en) |
| SE (1) | SE516432C2 (en) |
| WO (1) | WO2001083934A2 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7360612B2 (en) * | 2004-08-16 | 2008-04-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Roller cone drill bits with optimized bearing structures |
| US20050257963A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-11-24 | Joseph Tucker | Self-Aligning Insert for Drill Bits |
| US9574405B2 (en) | 2005-09-21 | 2017-02-21 | Smith International, Inc. | Hybrid disc bit with optimized PDC cutter placement |
| US8672060B2 (en) * | 2009-07-31 | 2014-03-18 | Smith International, Inc. | High shear roller cone drill bits |
| US8955413B2 (en) * | 2009-07-31 | 2015-02-17 | Smith International, Inc. | Manufacturing methods for high shear roller cone bits |
| WO2011084944A2 (en) * | 2010-01-05 | 2011-07-14 | Smith International, Inc. | High-shear roller cone and pdc hybrid bit |
| US9739097B2 (en) | 2011-04-26 | 2017-08-22 | Smith International, Inc. | Polycrystalline diamond compact cutters with conic shaped end |
| CA2834357A1 (en) | 2011-04-26 | 2012-11-01 | Smith International, Inc. | Methods of attaching rolling cutters in fixed cutter bits using sleeve, compression spring, and/or pin(s)/ball(s) |
| CN103603954B (en) * | 2013-11-04 | 2017-02-08 | 北京卫星环境工程研究所 | Dynamical sealing system with heavy caliber in vacuum and low temperature environment |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4595067A (en) * | 1984-01-17 | 1986-06-17 | Reed Tool Company | Rotary drill bit, parts therefor, and method of manufacturing thereof |
| US6371225B1 (en) * | 1999-04-16 | 2002-04-16 | Baker Hughes Incorporated | Drill bit and surface treatment for tungsten carbide insert |
| SE515294C2 (en) * | 1999-11-25 | 2001-07-09 | Sandvik Ab | Rock drill bit and pins for striking drilling and method of manufacturing a rock drill bit for striking drilling |
-
2000
- 2000-05-03 SE SE0001598A patent/SE516432C2/en not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-04-19 AU AU52805/01A patent/AU5280501A/en not_active Abandoned
- 2001-04-19 US US09/837,345 patent/US20020000336A1/en not_active Abandoned
- 2001-04-19 WO PCT/SE2001/000856 patent/WO2001083934A2/en active Search and Examination
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001083934A9 (en) | 2002-01-31 |
| SE0001598L (en) | 2001-11-04 |
| AU5280501A (en) | 2001-11-12 |
| WO2001083934A2 (en) | 2001-11-08 |
| US20020000336A1 (en) | 2002-01-03 |
| SE0001598D0 (en) | 2000-05-03 |
| WO2001083934A3 (en) | 2003-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE515294C2 (en) | Rock drill bit and pins for striking drilling and method of manufacturing a rock drill bit for striking drilling | |
| US11845137B2 (en) | Apparatuses and methods for induction heating | |
| US5452771A (en) | Rotary drill bit with improved cutter and seal protection | |
| US5429200A (en) | Rotary drill bit with improved cutter | |
| CA2601196A1 (en) | Bit leg and cone hardfacing for earth-boring bit | |
| SE516432C2 (en) | Rolling drill bit for rotary crushing rock drilling and method for manufacturing the roller drill bit and crushing means for rotating, crushing drilling | |
| US6626228B1 (en) | Turbine component repair system and method of using thereof | |
| US10859116B1 (en) | Bearing assemblies, apparatuses, and motor assemblies using the same | |
| EP1904713B1 (en) | System5 method, and apparatus for reducing residual stress in as-welded roller cone bit ball plug welds | |
| CA2396803C (en) | Method of forming an electrode | |
| WO2005077590A1 (en) | Method of manufacturing a resistance welding electrode | |
| EP4015127A1 (en) | Hardfaced rotary drill bit | |
| US3768342A (en) | Connecting metal elements and products thereof | |
| JPS60255290A (en) | Electrode roller for electric-resistance seam welding | |
| JP2003317995A (en) | Lightning rod member and lightning rod using it | |
| JPS59169706A (en) | Drill | |
| JPH11323652A (en) | Production of nozzle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |