鑿巖機鑽頭和切割鑲件的製作方法

2023-10-26 07:39:07 2

專利名稱：鑿巖機鑽頭和切割鑲件的製作方法
背景技術：
本發明涉及硬質合金體鑲件和適用於衝擊巖石鑽的鑽頭。
US-A4598779展示了設置有多個鏨子形切割鑲件的鑿巖機鑽頭。每一鑲件具有與切割刃比較銳利地相連接的導面。當採用極硬的硬質合金時比較銳利的連接是有缺點的。即，在劇烈的巖石鑽孔過程中由於連接處的張力會發生表層片狀剝落現象，結果不能獲得直孔。已知鑲件的形狀對於最大磨損體也不是最優的。US-A-4607712揭示了一種具有多個切割鑲件的鑽頭。每一鑲件的工作部分具有半球狀基本形狀，在該基本形狀基礎上增加了硬質合金的體積。但是以前文獻中的鑲件沒有充分支承於鑽孔壁所以不能得到直孔。另外，工作部分的各個組成部分之間的連接比較陡所以會產生上述對硬質合金有害的張力。除此之外，球形基本形狀只具有較小的硬質合金體積。
用於巖石鑽孔的硬質合金一般含有WC，通常稱為α相，和固溶相(Binder phase)，該固溶相，稱為β相，其由鈷和以固溶體存在的W和C組成的。具有通用分子式M6C(Co3W3C)、M12C(Co6W6C)或K相M4C的無碳或η相、低碳相一般不存在。但在EP-B2-0182759中揭示的硬質合金核心為在正常的α+β相結構中摻入細的和均勻分布的η相，並且環繞表面層只含有α+β相。另一個條件是，在表面層中能靠近核心的地方，固溶相含量高於固溶相的公稱含量。另外，表面層的最外部的固溶相含量低於公稱值並朝核心方向增大至無η相區域的最大值。公稱固溶相含量在此處及此後意指固溶相的重量含量。
US-A-5286549中揭示的硬質合金體具有WC(α相)和基於Co、Fe和Ni中至少一種的固溶相，並具有含η相硬質合金的核心外面包圍一表面層，表面層的外部中固溶相的含量低於公稱值，表面層外部中的固溶相含量基本恆定。根據本發明生產的硬質合金體由於外層平均硬度較高所以具有較高的耐磨性。其它有關的資料是US-A-5279901和EP-A-92850260.8。類似於EP-B2-0182759中結構的硬質合金體也可用作US-A-5235879中揭示的衝床或衝型剪切機材料，或用作EP-A-93850023.8中揭示的輥材料。另外，US-A-5074623中揭示的材料也可以採用。
最近7個發明(以參考的方式包括在本發明中)的目的是通過高硬度和在不同的區域具有不同的固溶相含量產生的壓應力來獲得外層區域的高耐磨性，如果磨損過程中產生的磨損面接近固溶相含量高於公稱值的區域，則由於硬度較低，其耐磨性明顯減小。尤其在具有裝有鑲件的鑽頭的巖石鑽機中，這是一個缺點。
本發明的目的和概述本發明的目的是避免或減輕以前文獻中的問題。本發明的一個目的是通過改進設計以前文獻生產的硬質合金體來增加用於巖石鑽孔和礦石鑽孔工具中的硬質合金體的耐磨性。通過增大暴露磨損面的鑽頭體積可以增大硬質合金體的耐磨性。為了明顯增大耐磨性，處於磨損狀態的外層的體積必需明顯增大。我們已驚奇地發現，通過增大發生磨損的外層區域的體積能增大硬質合金體的耐磨性，該硬質合金體具有低固溶相含量的外層(高硬度/高耐摩磨生)、位於外層和核心之間高固溶相含量的中間層(低硬度/低耐磨性)和含η相的核心。當增大機器運行時受磨損的外層區域的體積至少50％、或許100％或更大時，耐磨性可得到明顯的增大。衝擊鑽頭中的鑲件在與孔壁接觸的區域和用於破碎巖石的鑲件頂端區域磨損最嚴重。為了增大外層中固溶相含量低於公稱固溶相含量的鑲件的耐磨性，外層中與孔壁接觸的區域和頂端區域必須增大體積。以前文獻中的鑽機通常具有頂端為軸對稱結構的鑲件(

圖12左側)。受磨的外層區域的增大通常導致非軸對稱頂部結構。由於磨損的特性是決定於巖石的性質和鑽孔條件的，磨損明顯地發生在與孔壁相接觸的區域或破碎巖石的頂部區域，重要的是重視這個事實並增大鑲件磨損最嚴重的外層區域的體積。
由於最佳結構不會很快破壞，所以可以得到較長的壽命和較高的鑽孔速率。當在鑽頭中採用這種材料時本發明的一個重要特點是具有較高精確性。外層區域的高耐磨性和受磨損區域的耐磨材料的體積的增大使鑽孔的直徑誤差更令人滿意。
本發明的目的通過採用具有所附權利要求特徵的鑲件和巖石鑽頭來實現。
附圖簡述圖1～5展示了適用於鑲件的磨損集中在靠近壁附近條件下的鑲件。圖1以側視圖展示了本發明的鑲件。圖2展示了鑲件的另一側視圖。圖3以頂視圖展示了鑲件。圖4展示了圖2中鑲件的B向視圖。圖5展示了鑲件沿C線的放大剖面。
圖6～10展示了適用於以下鑽孔條件的鑲件，即鑲件的磨損分布在靠近壁附近區域和頂部區域。圖6以側視圖展示了本發明的鑲件。圖7展示了鑲件的另一側視圖。圖8展示了鑲件的頂視圖。圖9展示了圖7中鑲件的B向視圖。圖10展示了沿線C′的鑲件的放大剖面圖。
圖11展示了本發明鑽頭的透視圖。
圖12展示了鑽孔中帶有彈道形鑲件和本發明鑲件的鑽頭的簡要側視圖，部分為剖面。
圖13至18展示了通過兩個切割鑲件的中心軸線的剖面圖。
本發明的最佳實施例的詳細說明圖1展示了本發明的鑲件的最佳實施例的放大側視圖。該鑲件具有直徑為D的普通園柱體部分20，直徑D在4～20mm的範圍內，最好為7至18mm。鑲件14的安裝端21最好為截錐形以便裝入鑽頭前表面上的孔中，如圖11所示。該孔最好位於鑽頭前表面和園周表面的交界處。附圖中展示了鑲件的縱向中心軸線A和2個垂直相交的法線N1和N2。線Y定義為工作部分22的基線。該線可以是明晰的或平滑的。
鑲件14的工作部分22分為7個平滑地互相連接並充分地在周向和軸向凸出的部分。「平滑的」或「平滑地」措詞在下文中意指兩個切線形成一個在135°～180°範圍內的角度τ，最好為160°～175°(圖5)，在側視圖中這兩個切線垂直於中心軸線A並分別位於緊靠接合處的一側。第一部分23大致呈彈道形狀並且基本對稱分布於法線N1的兩側。第一部分在園周方向分別終止於對稱分布的半徑區線24和25。在某個軸向剖面C上第一部分的半徑標記為R1。彈道形的正確的結構如下在圖2中，第一部分23的參考平面X位於基線Y的下方。第一部分23的凸面通過以園柱體20外表面附近的中心z和半徑R來形成。中心z最好位於園柱體20外表面以外距離I處並在軸向頂點以下h距離處。距離h為距離I的4～8倍但小於半徑R。參考平面X和半徑R形成10°～75°的夾角∈。
從頂視圖看出，每一個半徑界線24和25分別與法線N1形成一個45°～85°的角。可以這樣理解，彈道形凸面的徑向最外側與園柱體部分20的外表面相連接。
半徑界線24或25表示了第一部分23和第二部分26或27之間的平滑過渡。第二部分26或27除了與第一部分緊密相連的部分以外，基本位於彈道基本形狀(在圖1、2和4中以虛線表示)的外側。在剖面C中第二部分的半徑R2在於第一部分的半徑R1。第二部分在中心軸線A的前進方向上明顯變尖。第二部分26或27朝第一部分23變窄並形成銳角β。
第二部分26或27還與第三部分28或29相連。第三部分位於鑲件的前部徑向偏離軸線A的位置。第三部分為主要在園周方向上切削巖石的峰狀堅固鑿刃。在剖面C與第三部分的交點處，第三部分的切線相對於園柱體部分的外表面比第一和第二部分的相應切線具有較大的內角Φ1。同全然彈道形狀相比，角Φ1的增大導致磨損材料的增加並因而增加鑲件的耐磨性。第三部分由半徑R3來決定，在剖面C中(見圖5)半徑R3小於第一部分的半徑R1以及第二部分的半徑R2。第三部分的寬度基本恆定。
第三部分與第四部分30平滑連接，該第四部分40大體與鑽孔壁相貼合併與鑽孔壁相齊平。第四部分界定了用於在孔壁上滑動的導面。在剖面C中，第四部分的半徑R4明顯大於上述半徑R1和R3中的每一個。剖面C-C上第四部分30的中央切線相對於園柱體20的外表面形成內角Φ。此角Φ小於其它部分23～27中任一個相應角。
基線Y的第一段與第一部分23相連並與中央軸線A大體垂直。基線Y的第二段與第二部分24或25相連並且相對於第一段至少以銳角δ部分地向上升起。基線Y的第三段與第三部分28或29相連。第三段經過整個基線Y的軸向最前點並大致由半徑R6確定。第三段是外凸的。基線Y的第四段與第四部分30相連並由半徑R5大致確定，半徑R5大於半徑R6。第四段是內凹的並且其最靠後的點在軸向位於第一段的前面。
第五部分31為園形的頂點，其中部分23、24、25、26和27相會合。第四部分30終止於頂點31的軸向靠後一側。第三部分28或29的軸向最前端雖然與頂點相連但並不是頂點的一部分。
我們應注意到，在基線Y上，上述半徑R1、R2、R3和R4在俯視投影中是相等的，即等於D/2。
在某些採礦條件下，鑽頭鑲件的一側可能比另一側磨損嚴重，因此人們開發出用於這種條件的鑲件，即鑲件的主體材料相對於法線N1不對稱分布。即，主體位於上風向一側而增加的空隙表面位於法線N1的下風向一側。圖6展示了本發明鑲件的最佳實施例的放大側視圖。鑲件具有直徑為D的大致園柱體部分20′，直徑D在4～20mm範圍內且最好為7～18mm。鑲件14′的安裝端21′最好具有截錐形狀以適於裝入鑽頭前表面上的孔中(未示出)。該孔最好位於前表面和外表面的交界處。附圖中展示了鑲件的縱向中心軸線A和2個垂直的法線N1和N2。線Y′定義為工作部件22′的基線。
鑲件14′的工作部分22′分為若干個平滑連接的在園周向和軸向明顯凸出的部分。第一部分23′大致呈彈道形狀並且在法線N1的兩側不對稱分布。第一部分在園周方向上分別終止於不對稱分布的半徑界線24′和25′。在某個軸向剖面C′中第一部分的半徑標示為R1。彈道形狀的正確構造上面已有討論。
半徑界線24′和25′表示第一部分23′和第二部分26′和27′之間的平滑過渡。第二部分26′由三個平滑相連的區域組成。第二部分26′和第一區域和第二部分27′除了與第一部分緊密相連外大致位於彈道基本形狀(圖6、7和10中虛線所示)的外側並且在剖面C′上基本互相垂直。在剖面C′中第一區域26′A和第二部分27′的半徑大於第一部分的半徑R′1並與上述半徑R2具有相同的大小。第一區域26′A和第二部分27′在中心軸線A的軸向前進方向明顯變尖並形成一個角β′，在剖面C′上基本為直角。
第二部分26′的第二區域26′B在徑向上位於彈道基本形狀的外側。在剖面C′上第二區域的半徑R′2B大於第一部分的半徑R′1但小於半徑R2。第二區域在中心軸線A的前進方向明顯變窄。
第二部分26′的第三區域26′C也在徑向位於彈道基本形狀之外並位於鑲件的法線N1的上風向一側W。在剖面C′上第三區域的半徑R′2C大於第一部分的半徑R′1。第三區域在中心軸線A的前進方向上明顯變窄。上風向側W是當加工巖石材料時鑲件中磨損最嚴重的一側。
第三區域26′C和第二部分27′還分別與第三部分28′和29′相連。第三部分在鑲件14′的前部徑向偏離軸線A處會合。第三部分29′明顯大於28′，且至少大於部分28′2倍。在剖面C′的交叉點上第三部分28′的切線相對於園柱體部分外表面的內角Φ′1大於第一部分23′和第三部分29′的相應切線的內角。角Φ′1使要磨損的材料與整個彈道形狀相比有進一步的增加，因而增大了鑲件的耐磨性。形成於法線N1的下風向側L的第三部分29′由半徑R′3來確定，在剖面C′上(見圖10)半徑R′3小於第一部分的半徑R′1和第二部分的半徑R′2。第三部分28′的寬度大致恆定而第三部分29′在軸向前進方向明顯變窄。第三部分29′界定了一個堅固的峰狀切割刃。
第三部分28′和29平滑地與第四部分30′相連，該第四部分30′適於大體與鑽孔壁相貼合併與鑽孔壁相齊平。第四部分界定了一個用於在壁上滑動的導面。在剖面C′上第四部分的半徑R′4明顯大於上述半徑R′1和R′3中的每一個。在剖面C′上第四部分30′的中央切線相對於園柱體20的外表面形成內角Φ′。角Φ′小於其它部分23′～27′的每一個的相應角。
與第一部分23′相連的基線Y′的第一段大致與中心軸線A垂直。與部分26′A和27′相連的基線Y′的第二段相對於第一段至少部分地向前進方向升起。與第三區域26′C和第三部分29′相連的基線Y′的第三段經過整個基線的軸向最前點。與第三部分29′相連的基線Y′的第三段之一在側視圖上是凸出的，而與第三區域26′C相連的第三段之另一部分基本為直線。與第四部分30′相連的基線Y′的第四段由大致與R′1相等的半徑R′5(側視圖中)來確定。第四段是凹陷的並且其最靠後點在軸向上位於第一段的前面。
第五部分31′為園形頂端，其中部分23′、26′A、26′B、26′C和27′相會合。第四部分30′軸向終止於頂端31′的後端。第三部分28′和29′的軸向最前端雖然與頂端31′相連但它不是頂端的一部分。
應注意到，在基線Y′上，頂視圖投影中的上述半徑R′1、R′2B、R′2C、R′3和R′4是相等的，即等於D/2。
在圖11中透視圖所示的實施例中，改進的衝擊型鑿巖機鑽頭總體標記為10並具有鑽頭11、軸12、前端，該前端包括設置有多個固定硬質合金鑲件14或14′的前表面13。鑿巖機鑽頭10的外表面16為園柱形或截錐形並且在圖11中定義在鑽頭上。外表面在鑽頭體鋼鐵部分的最大直徑處界定。鑲件14、14′裝入鑽頭體中的孔內並使其徑向最外表面30、′30′大致與鑽頭的外表面相重合。我們知道，本文中「大致」這個詞指相對於鑽頭外表面16的徑向偏差為-2～+2mm，最好為+0.2～+0.5mm。鑲件14、14′的布置使得鋼性體不會過度磨損，因而孔15的直徑在整個鑽孔操作中大致保持恆定。前表面13可以設置多個更靠近中心的適當形狀的鑲件(未示出)，例如半球形，此後一種鑲件敲碎靠近鑽頭中心線CL的巖石材料。圖12在左側展示了以前文獻中的鑲件而右側展示了本發明的鑲件，其中部分為剖面。具有彈道形工作部分的鑲件的體積比相應的半球形工作部件的體積大50％。鑲件14或14′的體積比彈道形狀至少大50％並且與其具有相同的壽命。圖12中外表面16的假想延伸線用虛線表示以說明兩種鑲件體積上的區別。
為了應付鑽孔過程中產生的強的拉應力，最好採用上面討論的7個專利文件中揭示的特殊類型的硬質合金。所以這些出版物以參考的方式包括在本發明之中。
現參見圖13至18，切割鑲件14、14′的硬質合金包括幾個區域H、I和K。相鄰區域的邊界50、51和50′、51′分別表示其界線，該界線在至少一個剖面側視圖上相對於中心軸線A是不對稱的。在剖面頂視圖中，界線相對於與中心軸線相垂直的至少一個法線N2是不對稱的。鑲件具有含η相的硬質合金核心H。核心H由不含η相的硬質合金中間層I圍繞，並且中間層I具有較高含量的鈷。表面層K由不含η相的硬質合金構成並具有較低含量的鈷。表面層的厚度是中間層厚度的0.8～4倍，最好為1～3倍。界線50、50′和51，51′最好分別為等距。
核心和富鈷的中間層相對於表面層具有較高的熱膨脹能力。這意味著，表面層將承受較高的壓應力。熱膨脹率相差越大，即表面層和切割鑲件的其它部分之間含鈷量差別越大。則表面層中的壓應力越大。表面層中固溶相的含量是切割鑲件14或14′中固溶相公稱含量的0.1～0.9倍，最好為0.2～0.7倍。中間層16中粘結全相含量是切割鑲件14或14′中固溶相公稱含量的1.2～3倍，最好為1.4～2.5倍。
鑲件14或14′可由EP-A-0182759中揭示的硬質合金來製成，其中硬質合金體具有核心H，核心H通過在正常的α+β相結構I中埋入細的和均勻分布的η相來製成，而環繞表面區域K只具有α+β相。另一條件是，表面層中靠近核心的內側部分中，固溶相的含量高於固溶相的公稱含量。另外，表面層最靠外部分的固溶相含量低於公稱值並且朝核心方向的無η相區域固溶相含量增加至最大值。
此外，鑲件14或14′可用US-A-5286549中揭示的硬質合金來製成，其中揭示的硬質合金體具有WC(α相)和基於Co、Fe和Ni中至少一種的固溶相併具有含η相硬質合金的核心，該核心被表面層所圍繞，該表面層外部固溶相含量低於公稱值，表面層外部中的固溶相含量大致恆定。
從上面的敘述中我們可以得知，切割鑲件的較高的公稱鈷含量使表面層中具有較高的壓應力。例1用45mm鑿巖機鑽頭在挪威(隧道工程)進行了試驗。鑽頭具有直徑為11mm的5個周向鑲件和直徑為8mm的兩個前鑲件。所有變型的前鑲件均由傳統硬質合金製成並具有半球形頂的相同結構。
變型1是鑲件具有球形頂的傳統鑽頭。鑲件由傳統硬質合金製成(重量6％Co、硬度1460HV3)。
變型2是鑲件具有球形頂的傳統鑽頭。鑲件具有低鈷含量的外層(重量3％Co、硬度1620HV3)、高鈷含量的中間層(重量11％Co、硬度1240HV3)和含有重量6％Co及一些η相的核心(硬度1550HV3)。
變型3是具有本發明鑲件的鑽頭(圖1～4)，並具有同變型2相同的鈷分布和性質。試驗數據鑽機Atlas Copco Promec TH 506S鑽進壓力110bar衝擊壓力215bar轉速120rpm孔深4.3m水衝刷11bar巖石片麻巖鑽頭數每一變型6個試驗結果所有鑽頭沒有再次研磨並按用戶的要求施鑽。
變型 鑽完m鑽孔速率直徑磨損 指數(m/min) (鑽m/mm)1 2561.4 90 1002 3221.6 120 1263 3982.1 164 155*鑽完m(米)數的指數變型3除具有極好的壽命外，由於其很高的直徑耐磨性，還具有極小的孔直徑偏差。變型3的高鑽孔速率對於鑽孔經濟性是很重要的。例2本實驗的目的是完成一個孔，60m深而不需重新銳化。現今標準的鑽頭在使用鑽深24m以後由於鑽孔速率慢及鑽頭破碎的危險需要銳化。抽出鑽杆、更換鑽頭及繼續施鑽的停工時間大約為1小時。在該礦中每個班的有效工作時間只有6小時，所以極需好的鑽頭。試驗數據鑽機XL5.5衝擊鑽機，空氣壓力25bar，礦空氣和增壓壓縮機280bar巖石非常硬和耐磨，大約80％矽、8％二硫化鐵鑽孔尺寸直徑115mm、孔深65m轉速40rpm鑽頭數每一變型4個鑽頭直徑115mm、2個衝洗孔、園周上8個鑲件(直徑16mm)、前面6個鑲件(14mm)。變型
A具有球形頂的鑲件。所有鑲件由傳統硬質合金製成。
B彈道形鑲件。所有鑲件具有低鈷含量(重量3％Co、硬度1650HV3)的外層、高鈷含量(重量10.5％Co、硬度1260HV3)的中間層和含鈷重量6％的核心(硬度1570HV3)。所有其它鑲件由傳統硬質合金製成(重量6％鈷、硬度1450HV3)。
C前面上為彈道形鑲件，周圍為本發明的鑲件(圖6～9)。所有鑲件由變型B所述硬質合金製成。試驗結果所有鑽頭進行了試驗而沒有再次研磨。
變型鑽完m 鑽孔速率 鑽完m(米)的指數m/minA28 0.3 100B46 0.35164C62*0.45221*孔的長度變型B的性能比A有改進但還不夠。只有採用變型C才可能鑽完一個完整的孔。
應指出的是，含η相硬質合金的核心部分是剛性的、堅硬的和耐磨的。核心H與不含η相而具有高的鈷含量的中間層以及不含η相而承受高的壓應力的表面層相結合構成切割鑲件14或14′，該鑲件滿足了上述的用於硬巖石鑽孔的要求，即該鑲件具有較高的耐磨性，尤其與本發明的切割鑲件相結合時是如此。核心H中固溶相含量為4～9％，最好為大約6％；中間層中固溶相的含量為9.5～20％，最好為大約10～11％而表面層K中固溶相含量為0.5～3.9％，最好為大約3％。
在這方面需要指出的是，上述本發明並不局限於最佳實施例而可以在所附權利要求範圍內自由地改變。例如，當要鑽的巖石極其堅硬時(例如裂的和疊層磁鐵礦+石英巖)必需減小頂點和基線Y、Y′之間的高度進而增加工作部件22、22′的平均厚度並增加耐磨性。這種修改將使彈道形表面23、23′呈現大致球形。
權利要求
1.適用於衝擊鑽機的硬質合金切割鑲件，該鑲件具有大致園柱狀的安裝部分(20；20′)和外露部分(22；22′)，它們設置於鑽頭(10)的前端(13)，所述外露部分包括從所述安裝部分向所述鑲件前端伸展的比較平的表面(30；30′)，所述安裝部分具有中心軸線(A)，所述安裝部分具有半徑(D/2)，其特徵為，硬質合金包括多個區域(H、I、K)，並且在至少一個剖面側視圖上相對於中心軸線(A)，兩個相鄰區域的邊界(50、51、50′、51′)為非對稱曲線，並且在剖面頂視圖上，邊界相對於垂直於中心軸線的至少一個軸線(N2)是不對稱的。
2.如權利要求1的切割鑲件，其特徵為，外露部分(14、14′)具有凸出彎曲的基本形狀，最好為彈道形基本形狀，外露部分的主要部分在徑向上伸出基本形狀之外，並且比較平的表面與所述外露部分的其它組成部分(28、29、28′、29′)平滑連接。
3.如權利要求1或2的切割鑲件，其特徵為，外露部分(22；22′)具有彈道基本形狀，並且比較平的表面(30；30′)的半徑(R4；R′4)大於安裝部分(20；20′)的半徑(D/2)，並且比較平的表面(30；30′)與至少一個峰狀切割刃(28、29、28′)在周向相連接。
4.如權利要求1、2或3的切割鑲件，其特徵為，安裝部分(20；20′)和外露部分(22；22′)的接合形成基線(Y；Y′)，該基線從側視圖看去在比較平的表面(30；30′)處是凹陷的因而確定了一個軸向最靠後點，並且所述最靠後點軸向位於凸出曲線基本形狀處基線的前面並位於基線的軸向最前端部分的後面。
5.如以上權利要求中任何一個的切割鑲件，其特徵為，鑲件的核心(H)為在正常的α+β相中精細而均勻地分布η相的結構，並且其環繞表面層(K)只具有α+β相，並且在表面層中靠近核心的靠內部分(I)中固溶相含量高於固溶相的公稱含量，並且表面層中靠外部分中的固溶相含量低於公稱值並朝核心方向增大至無η相區域中的最大值。
6.如權利要求1至4中任何一個的切割鑲件，其特徵為，鑲件具有WC(α相)和基於Co、Fe和Ni中至少一種的固溶相，並且具有含η相硬質合金的核心(H)，核心外包圍表面層區域(I)，該表面層區域的外側部分(K)的固溶相含量高於公稱值，表面層外側部分中的固溶相含量基本恆定。
7.衝擊型鑽頭，該鑽頭具有軸(12)位於所述軸的前端並定義第一縱軸線(CL)的鑽頭(11)，所述鑽頭具有大致面向前方並包括前表面(13)的前端、大致縱向伸展並確定了所述鑽頭外園周的外表面(16)和形成所述前端上的多個孔，所述孔分別具有大致圓柱基本形狀並裝備硬質合金切割鑲件(14；14′)，每一鑲件具有中心軸線為A的大致園柱形安裝部分(20；20′)和伸出所述孔之外的露部分(22；22′)，其特徵為，硬質合金包括多個區域(H、I、K)，並且在至少一個剖面側視圖上相對於中心軸線(A)，兩個相鄰區域的邊界(50、51、50′、51′)為非對稱曲線，並且在剖面頂視圖上，邊界相對於垂直於中心軸線的至少一個軸線(N2)是不對稱的。
8.如權利要求7的鑿巖機鑽頭，其特徵為，外露部分(14；14′)具有凸出彎曲的基本形狀，最好為彈道形基本形狀，外露部分的主要部分在徑向上伸出基本形狀之外，並且比較平的表面與所述外露部分的其它組成部分(28、29、28′、29′)平滑連接。
9.如權利要求7或8的鑿巖機鑽頭，其特徵為，外露部分(22；22′)具有彈道基本形狀，並且比較平的表面(30；30′)的半徑(R4；R′4)大於安裝部分(20；20′)的半徑(D/2)，並且比較平的表面(30；30′)與至少一個峰狀切割刃(28、29、28′)在周向相連接。
10.如權利要求7至9的鑿巖機鑽頭，其特徵為，鑲件的核心(H)為在正常的α+β相中精細而均勻地分布η相的結構，並且其環繞表面層(K)只具有α+β相，在表面層的靠近核心的靠內部分(I)中固溶相含量高於粘相的公稱含量，並且表面中靠外部分中的固溶相含量低於公稱值並朝核心方向增大至無η相區域中的最大值。
11.如權利要求7至10的任何一個的鑿巖機鑽頭，其特徵為，鑲件具有WC(α相)和基於Co、Fe和Ni中至少一種的固溶相，並且具有含η相硬質合金的核心(H)，核心外包圍表面層區域(I)，該表層區域的外側部分(K)的固溶相含量高於公稱值，表面層外側部分中的固溶相含量基本恆定。
全文摘要
本發明涉及用於鑿巖機鑽頭的切割鑲件和包括這種切割鑲件的鑽頭。其目的是增大硬質合金切割鑲件的耐磨性。該鑲件由大致圓柱狀部分和凸出或形的外露部分構成。在本發明的一個實施例中，鑲件的硬質合金包括多個區域並且兩個相鄰的區域間的界線在剖面側視圖和剖面頂視圖上看去為非對稱曲線。在另一實施例中，在鑲件最承受磨損的區域增大了其體積。
文檔編號E21B10/567GK1159846SQ9519543
公開日1997年9月17日 申請日期1995年10月4日 優先權日1994年10月12日
發明者烏多·菲舍爾, 託爾比約恩·哈策爾, 考科·凱爾基 申請人:桑德維克公司