冲击结构、包括冲击结构的挖掘工具及其制作方法技术

一种用于挖掘工具的冲击结构的制作方法、用于挖掘工具的冲击结构以及挖掘工具。冲击结构包括冲击尖端(2)和支撑主体(20)，其中冲击尖端和支撑主体中的每一个的各自附接端(10、22)被连接至彼此，冲击尖端的附接端与包含在冲击尖端中的硬质合金材料相连，并且支撑主体的附接端与包含在支撑主体的端部中的硬质合金材料相连，端部被配置为使得支撑主体的侧面从其附接端分散地下垂。方法包括提供冲击尖端(2)和用于支撑主体的前驱体(28)，其中前驱体的近端(25)与包含在前驱体的端部中的硬质合金材料相连，前驱体的端部被配置为使得前驱体的侧面从其近端分散地下垂，近端的面积小于支撑主体(20)的附接端的面积。方法进一步包括加工前驱体的端部以将近端的面积增大至支撑主体的附接端的面积；并且连接冲击尖端和支撑主体的各自附接端以提供冲击结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体涉及用于挖掘工具的冲击结构，具体地但不唯一地涉及包括超硬材料的冲击结构；涉及包括冲击结构的挖掘工具，具体地但不唯一地涉及用于路面铣削、土壤稳定、采矿以及钻入诸如在石油和天然气勘探的岩层；以及涉及用于制作冲击结构的方法。
技术介绍
公开号为7,950,746的美国专利申请公开一种用于分解材料的攻击工具，其包括基底段、结合至基底段的第一耐磨段、以及在与基底段相对的铜焊接合部处结合至第一耐磨段的第二耐磨段。超硬材料被结合至第二段的一端，并且两个段包括诸如硬质合金材料的硬金属材料。靠近接合部的两个耐磨段的外表面的至少一部分包括精磨削表面。公开的攻击工具的制造方法包括将第一段和第二段铜焊连接并且磨削靠近铜焊接合部的因铜焊引起的影响区。过量的铜焊材料可挤出至铜焊接合部的外部并且铜焊可能导致“影响区”，其可被裂缝、凹陷、擦伤或其它不规则或缺陷被削弱。影响区通过磨削成加工表面被去除。存在对具有足够高的工作寿命的超硬挖掘工具和有效制作挖掘工具的方法的需求。
技术实现思路
从第一方面看，提供了一种用于挖掘工具的冲击结构的制作方法，冲击结构包括：冲击尖端，以及支撑主体，其中冲击尖端和支撑主体中的每一个的各自附接端连接至彼此，冲击尖端的附接端与包含在冲击尖端中的硬质合金材料相连，以及支撑主体的附接端与包含在支撑主体的端部中的硬质合金材料相连，端部被配置为使得支撑主体的侧面从其附接端分散地下垂；方法包括：提供冲击尖端和用于支撑主体的前驱体，其中前驱体的近端与包含在前驱体的端部中的硬质合金材料相连，前驱体的端部被配置为使得前驱体的侧面从其近端分散地下垂，近端的面积小于支撑主体的附接端的面积；加工前驱体的端部以将近端的面积增大至支撑主体的附接端的面积；并且连接冲击尖端和支撑主体的各自附接端以提供冲击结构。本公开设想了用于制作冲击结构的多种不同版本的方法和步骤的组合，下面描述本公开的非限制性和非穷举性示例。支撑主体和前驱体的附接端和近端分别由各自端部限定，端部的外侧表面将大体上从各自端部分散。前驱体的端部可比支撑主体的端部至少稍微长，因此近端的面积将小于支撑主体的面积，因为前驱体和支撑主体两者的端部将分别朝近端和附接端聚集(如本文所使用的，前驱体的长度是沿着中央纵轴近端和远端的各自中心之间的距离；并且同样地，支撑主体的长度是位于纵轴上其附接端和相对端的各自中心之间的距离)。在一些示例性设置中，支撑主体和前驱体中的至少一个可包括分别与附接端或近端相连的截头圆锥形端部。在一些示例中，前驱体的截头圆锥形端部的长度可大于支撑主体的截头圆锥形端部的长度。支撑主体可通过从前驱体的近端附近磨削或切除材料来提供，从而缩短截头圆锥形端部并且将近端的面积增大至支撑主体的附接端的面积。在一些示例中，方法可包括加工与附接端中的至少一个相邻的冲击结构的区域以改良区域的至少一部分的物理特性。可改良的物理特性的示例可包括边缘的表面粗糙度、尺寸大小和或锐利度或圆度(例如，由密切圆的半径来表征)。在一些示例中，冲击结构可包括由附接端和与附接端相邻的一侧地区的相交限定的暴露边缘，并且方法可包括加工暴露边缘以形成弧形边缘地区。弧形边缘地区将形成从附接端延伸至相邻的侧地区的连续弯曲表面。弧形边缘地区可限定具有至少0.01毫米(mm)、至少约0.1mm或至少约0.3mm的半径的密切圆(仅是描述弧形边缘的数学方式的密切圆将位于纵向平面上)。在一些示例中，冲击尖端可包括与其附接端相对的冲击端相连的超硬材料。示例性冲击尖端可包括多晶金刚石(PCD)材料、多晶立方氮化硼(PCBN)材料、碳化硅粘结金刚石(SCD)材料或包含硬质合金材料的复合材料，其中金刚石晶粒是分散的。冲击尖端可包括连接至硬质合金基体的超硬材料，其中基体的基底限定冲击尖端的附接端。在一些示例性设置中，冲击端可包括顶尖(apex)。例如，冲击端的至少一部分的形状可以是球形钝锥。顶尖可在纵向平面中限定至少2.0毫米(mm)或至少3mm的曲率半径；和或曲率半径可以是至多6mm或至多4mm。在一些示例性设置中，包含在冲击尖端中的、诸如连接至超硬材料的基体中的硬质合金材料以及包含在支撑主体中的硬质合金材料可具有诸如不同的硬度、韧性、耐磨性、金属碳化物晶粒的尺寸分布和或诸如钴的粘合剂材料的含量的特定不同的物理特性。在一些示例中，支撑主体可包括硬质合金材料，其比包括在连接至超硬材料的基体中的硬质合金材料基本上硬得多。在一些示例中，冲击尖端的附接端可是基本上圆形。在一些示例性设置中，支撑主体的附接端的形状可是基本上圆形、椭圆形、抛物线形或多边形或者可以具有这些组合中任何形状的局部特性的形状。附接端可均包括平面地区；附接端之一或两者的整个端部可是基本上平面。在一些示例中，支撑主体的附接端可以具有比冲击尖端的对映点之间的最大线性尺寸大达约5毫米(mm)的对映点之间的最大线性尺寸。例如，支撑主体和冲击尖端的附接端均可是基本上圆形，前者的直径比后者的直径大达约5mm；和或前者的直径比后者的直径大至少0.5mm。在其它示例性设置中，支撑主体的附接端可是基本上椭圆形并且具有比冲击尖端的附接端的直径大达5mm的横向直径；和或比冲击尖端的附接端的直径大至少0.5mm的横向直径。椭圆的横向轴和共轭轴也可分别被称为长轴和短轴(椭圆是闭合的圆锥截面)。在一些示例中，前驱体的近端可是基本上圆形，其具有比冲击尖端的附接端的直径小至少0.5mm的直径。在加工之后，获得的支撑主体的附接端可是基本上椭圆形，其具有大于或等于冲击尖端的附接端的直径的共轭直径。在一些示例性设置中，支撑主体可包括圆柱形轴和截头圆锥形端部。在一些示例中，冲击尖端和支撑主体的各自附接端可不同心连接。附接端中的每一个的各自中心可相对于彼此横向移位0.5至约5毫米(mm)的位移距离，横向平面基本上平行于冲击尖端的附接端。在一些示例中，附接端中的至少一个可延伸超过另一附接端的边缘，从而使前者的边缘暴露。边缘可通过前者附接端和与其相邻的侧表面的相交形成，并且暴露的边缘例如在横向平面上可以是线性或弧形的。在一些示例中，方法可包括使用具有至少2200努普硬度的磨料晶粒通过磨料喷射加工(AJM)来加工冲击结构。例如，磨料晶粒可包括碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、立方氮化硼(cBN)和或天然或合成金刚石材料或由碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、立方氮化硼(cBN)和或天然或合成金刚石材料构成。磨料晶粒可由单晶或多晶材料构成。在各种示例中，磨料晶粒的平均尺寸可以是至少约50微米；和或至多约500微米(晶粒尺寸以如由激光衍射装置测量的等效圆直径ECD的形式来表示)。磨料喷射加工的各个方面可以单独地包括以下方面中的一个或多个或者包括其与一个或多个其它方面的组合：磨料晶粒可以每分钟至少约50克(g/min)的速率撞击冲击结构；AJM设备的喷嘴之间的距离可以是约5至约100mm，其中磨料晶粒从喷嘴发出；和或可在至少约1分钟、和或至多约20分钟的处理时间段使用AJM。在一些示例中，冲击结构的区域可以每分钟0.5至20转(rpm)的速率绕冲击结构的纵轴旋转通过(在AJM过程中使用的)一通量的磨料晶粒，区域在每一次回转中通过磨料晶粒的通量；区域可包括与附接端中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于挖掘工具的冲击结构的制作方法，所述冲击结构包括：冲击尖端，以及支撑主体，其中所述冲击尖端和支撑主体中的每个的各自附接端被连接至彼此，所述冲击尖端的附接端与包含在所述冲击尖端中的硬质合金材料相连，并且所述支撑主体的附接端与包含在所述支撑主体的端部中的硬质合金材料相连，所述端部被配置为使得所述支撑主体的侧面从其附接端分散地下垂；所述方法包括：提供所述冲击尖端和用于所述支撑主体的前驱体，其中所述前驱体的近端与包含在所述前驱体的端部中的硬质合金材料相连，所述前驱体的端部被配置使得该前驱体的侧面从其近端分散地下垂，所述近端的面积小于所述支撑主体的附接端的面积；对所述前驱体的端部加工以将所述近端的面积增大至所述支撑主体的附接端的面积；并且使所述冲击尖端和所述支撑主体的各自附接端连接以提供所述冲击结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.20 GB 1320501.81.一种用于挖掘工具的冲击结构的制作方法，所述冲击结构包括：冲击尖端，以及支撑主体，其中所述冲击尖端和支撑主体中的每个的各自附接端被连接至彼此，所述冲击尖端的附接端与包含在所述冲击尖端中的硬质合金材料相连，并且所述支撑主体的附接端与包含在所述支撑主体的端部中的硬质合金材料相连，所述端部被配置为使得所述支撑主体的侧面从其附接端分散地下垂；所述方法包括：提供所述冲击尖端和用于所述支撑主体的前驱体，其中所述前驱体的近端与包含在所述前驱体的端部中的硬质合金材料相连，所述前驱体的端部被配置使得该前驱体的侧面从其近端分散地下垂，所述近端的面积小于所述支撑主体的附接端的面积；对所述前驱体的端部加工以将所述近端的面积增大至所述支撑主体的附接端的面积；并且使所述冲击尖端和所述支撑主体的各自附接端连接以提供所述冲击结构。2.根据权利要求1所述的方法，其包括加工与所述附接端中的至少一个相邻的所述冲击结构的区域以改良所述区域的至少一部分的特性。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述冲击结构包括由附接端和与所述附接端相邻的侧地区的相交限定的暴露边缘，并且所述方法包括对所述暴露边缘加工以形成弧形边缘地区。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述弧形边缘地区限定半径为至少0.01毫米(mm)的密切圆。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述冲击尖端
\t包括与其附接端相对、和冲击端相连的超硬材料。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述支撑主体的附接端是基本上椭圆的。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其包括通过使用具有至少2200努普硬度的磨料晶粒的磨料喷射加工来对所述冲击结构加工。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述磨料晶粒的平均尺寸是50至500微米。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述磨料晶粒以每分钟至少50克(g/min)的速率撞击所述冲击结构。10.根据权利要求7-9中的任一项所述的方法，其中通过所述磨料喷射加工从所述冲击结构去除0.1至5克(g)的硬质合金材料。11.根据权利要求7-10中的任一项所述的方法，其中在所述磨料喷射加工之后，与附接端中的至少一个相邻的硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·赫拉沃特谢科，贝恩德·海因里希·里斯，
申请(专利权)人：第六元素公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE