非平面切削元件上的勺形金刚石台面制造技术

一种切削元件可以包括基体；和位于所述基体上的超硬层，所述基体和所述超硬层限定所述切削元件的非平面工作表面，使得所述超硬层形成切削部分，且所述基体至少在侧向上与所述超硬层相邻。

Spoon diamond mesa on non planar cutting elements

A cutting element may include a matrix and a superhard layer on the substrate, which defines a non planar working surface of the cutting element, so that the superhard layer forms a cutting part, and the matrix is at least sideways with the superhard layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非平面切削元件上的勺形金刚石台面
技术介绍
井下切削工具有若干种类型，诸如钻头(包括牙轮钻头、锤钻头和刮刀钻头)、扩孔钻和铣具。牙轮岩石钻头包括适于联接到可旋转钻柱的钻头体，并且包括可旋转地安装到悬臂轴或轴颈的至少一个“锥状体”。每个牙轮进而支撑多个切削元件，所述切削元件切削和/或压碎钻孔的壁或底，且因此推进钻头。在钻孔过程中，切削元件(镶齿或铣齿)与地层接触。锤钻头通常包括具有冠部的一件式主体。冠部包括压入其中的镶齿，这些镶齿被周期性地“锤打”并且抵靠正被钻孔的地球地层旋转。刮刀钻头，通常被称为“固定切削齿(cutter)钻头”，包括具有附接到钻头体的切削元件的钻头，该钻头体可以是钢体钻头体或胎体钻头体，该胎体钻头体是由被粘结剂材料围绕的胎体材料(诸如碳化钨)形成的。刮刀钻头通常可以被定义为没有可动部件的钻头。然而，本领域已知的刮刀钻头有不同的类型，且形成这些刮刀钻头有不同的方法。例如，磨料(诸如金刚石)孕镶在形成钻头体的材料的表面中的刮刀钻头常常被称为“孕镶”钻头。切削元件由沉积到基体上或以其他方式结合到基体的超硬切削表面层或“台面”(通常由聚晶金刚石材料或聚晶氮化硼材料制成)制成的刮刀钻头在本领域中被称为聚晶金刚石复合片(“PDC”)钻头。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
是为了介绍对将在下文的具体实施方式中进一步描述的多个概念的选择。本
技术实现思路
既不旨在识别所要求保护主题的关键或必要特征，也不旨在用来帮助限制所要求保护主题的范围。在一个方面，本文所公开的实施方案涉及一种切削元件，该切削元件包括基体和位于基体上的超硬层，其中基体和超硬层限定该切削元件的非平面工作表面，使得超硬层形成切削部分，且基体至少在侧向上与超硬层相邻。在另一个方面，本文所公开的实施方案涉及一种切削工具，该切削工具包括工具主体；从工具主体延伸的多个刀片；以及附接到多个刀片之一的至少一个切削元件。该切削元件包括基体；以及位于基体上的超硬层，其中基体和超硬层限定该切削元件的非平面工作表面，使得超硬层形成切削部分，且基体至少在侧向上与超硬层相邻。在又一个方面，本文所公开的实施方案涉及一种切削工具，该切削工具包括工具主体；从工具主体延伸的多个刀片；以及附接到多个刀片之一的至少一个切削元件，该至少一个切削元件具有非平面工作表面并且包括基体和超硬层，该非平面工作表面由基体和超硬层两者限定。根据以下的具体实施方式和所附权利要求，所要求保护主题的其他方面和优点将显而易见。附图说明图1是固定切削齿钻头；图2是用于固定切削齿钻头的常规切削齿；图3示出了具有非平面工作表面的切削元件的一个实施方案；图4示出了根据本专利技术的一个实施方案的图3的切削元件的基体；图5示出了根据本专利技术的一个实施方案的图3的切削元件的横截面图；图6示出了根据本专利技术的一个实施方案的图3的切削元件的侧视图；图7示出了具有非平面工作表面的切削元件的一个实施方案的顶视图；图8示出了根据本专利技术的一个实施方案的图7的切削元件的横截面图；图9根据本专利技术的一个实施方案的图7的切削元件的基体；图10示出了具有非平面工作表面的切削元件的一个实施方案；图11示出了根据本专利技术的一个实施方案的图10的切削元件的基体；图12示出了根据本专利技术的一个实施方案的图10的切削元件的侧视图；图13示出了根据本专利技术的一个实施方案的图10的切削元件的侧视图；图14示出了具有非平面工作表面的切削元件的一个实施方案；图15示出了根据本专利技术的一个实施方案的图14的切削元件的基体；图16示出了根据本专利技术的一个实施方案的图14的切削元件的侧视图；图17根据本专利技术的一个实施方案的图14的切削元件的侧视图；图18示出了具有非平面工作表面的切削元件的一个实施方案；图19示出了根据本专利技术的一个实施方案的图18的切削元件的基体；图20示出了根据本专利技术的一个实施方案的图18的切削元件的基体；图21示出了具有非平面工作表面的切削元件的一个实施方案；图22示出了根据本专利技术的一个实施方案的图21的切削元件的基体；图23示出了根据本专利技术的一个实施方案的图21的切削元件的侧视图；图24示出了根据本专利技术的一个实施方案的图21的切削元件的横截面图；图25示出了具有非平面工作表面的切削元件的一个实施方案；图26至图28示出了根据本专利技术的一个实施方案的图25的切削元件的基体的视图；图29示出了具有非平面工作表面的切削元件的一个实施方案；图30示出了根据本专利技术的一个实施方案的图29的切削元件的基体；图31示出了根据本专利技术的一个实施方案的图29的切削元件的侧视图；图32示出了根据本专利技术的一个实施方案的图29的切削元件的横截面图；图33示出了根据本专利技术的一个实施方案的扩眼器。具体实施方式在一个方面，本文所公开的实施方案涉及具有非平面工作表面的切削元件，还涉及具有附接到其的此类切削元件的切削工具。特别地，本文所公开的实施方案涉及具有由基体和金刚石两者形成的非平面工作表面的切削元件。具有带超硬工作表面的多个切削元件的刮刀钻头的一个示例在图1中示出。钻头100包括钻头体110，该钻头体具有切削端115和带螺纹的上部销端111。切削端115通常包括多个肋或刀片120，所述多个肋或刀片围绕该钻头的旋转轴线(也称为纵向轴线或中心轴线)布置，并且从钻头体110径向向外延伸。切削元件或切削齿150相对于工作表面以预定的角取向和径向位置嵌入刀片120中，并且以期望的后倾角和侧倾角抵靠待钻孔的地层。图2示出了切削元件150的一个示例，其中切削元件150具有圆柱形的烧结碳化物(carbide)基体152，该基体具有端面或上表面154(在本文中被称为基体界面表面)。超硬材料层156(也称为切削层)具有顶表面157(也称为工作表面)、形成在顶表面周围的切削边缘158、以及底表面159(在本文中被称为超硬材料层界面表面)。超硬材料层156可以是聚晶金刚石层或聚晶立方氮化硼层。超硬材料层界面表面159结合到基体界面表面154以在基体152与超硬材料层156之间形成平面界面。参照图3，图3示出了切削元件的一个实施方案。切削元件300包括基体302和位于基体302上的超硬层304。尽管常规的PDC切削元件包括覆盖基体的整个上表面的超硬层(使得该切削元件的工作表面完全是超硬材料)，但是本公开的切削元件包括具有比基体302小的横截面面积的超硬层304，使得基体302和超硬层304两者都形成切削元件300的工作表面306。工作表面306是非平面的。对非平面工作表面306的形状没有限制。在所展示的实施方案中，非平面工作表面306通常是具有平面侧面的抛物柱面，其峰顶端(apex)308从该切削元件的一侧延伸到另一侧，并且工作表面306的高度在远离顶端308沿侧向延伸的方向上递减(工作表面的此类递减的侧向部分任选地是平面的，而不是弯曲的)。然而，超硬层304没有形成整个表面，不过确实至少形成了切削边缘(在该切削元件的顶端308与外周边缘310的相交处)，并且朝向切削元件300的中心轴线301径向向内延伸。如图21至图24所示并且在下文进一步详细讨论的，超硬层304不必延伸切削元件300的整个直径，甚至也不必延伸到中心轴线301。另外，在图3所展示的实施方案中，超硬层304是细长(长比宽长)的部段，该部段形成了顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切削元件，其包括：基体；以及位于所述基体上的超硬层，所述基体和所述超硬层限定所述切削元件的非平面工作表面，使得所述超硬层形成切削部分，且所述基体至少在侧向上与所述超硬层相邻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.30 US 62/261,0421.一种切削元件，其包括：基体；以及位于所述基体上的超硬层，所述基体和所述超硬层限定所述切削元件的非平面工作表面，使得所述超硬层形成切削部分，且所述基体至少在侧向上与所述超硬层相邻。2.根据权利要求1所述的切削元件，其中所述超硬层形成切削边缘，并且朝向所述切削元件的中心轴线径向向内延伸。3.根据权利要求2所述的切削元件，其中所述超硬层是细长部段，所述细长部段从所述切削元件的第一侧上的所述切削边缘延伸到第二侧，并且其中所述基体沿所述细长部段的两侧延伸。4.根据权利要求3所述的切削元件，其中所述细长部段在其端部处比所述细长部段的径向内部部分宽。5.根据权利要求4所述的切削元件，其中所述细长部段在其端部处比靠近所述中心轴线处宽。6.根据权利要求2所述的切削元件，其中所述细长部段沿其端部中至少一个端部的宽度在从所述切削元件的直径的约60％至约80％的范围内。7.根据权利要求3所述的切削元件，其中所述细长部段在其最薄点处的厚度在从所述切削元件的外径的约4％至40％的范围内。8.根据权利要求3所述的切削元件，其中所述细长部段在其端部处比靠近所述中心轴线厚。9.根据权利要求1所述的切削元件，其中所述切削元件具有轴对称非平面工作表面，所述轴对称非平面工作表面具有由被所述基体围绕的所述超硬层形成的切削尖端。10.根据权利要求1所述的切削元件，其中所述非平面工作表面的外周边缘具有至少一个基体部分和至少一个超硬层部分，所述至少一个基体部分远离由所述超硬层形成的所述切削边缘延伸。11.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：H宋，X甘，Z林，K陈，
申请(专利权)人：史密斯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US