用于取芯钻头的钻环以及用于制造钻环的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造钻环(21)的方法，该钻环用于取芯钻头，该方法具有如下步骤：由封装的金刚石颗粒构成至少两个生坯件，其中，金刚石颗粒由粉末混合物包裹；将生坯件在压力作用下成型成环区段(22.1、22.2、23.1、23.2)；并且将环区段(22.1、22.2、23.1、23.2)成环形地组合并且在温度作用下烧结成一个封闭的钻环(21)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于取芯钻头的钻环以及用于制造钻环的方法
本专利技术涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于取芯钻头的钻环以及一种按权利要求9的前序部分所述的用于制造钻环的方法。
技术介绍
在构成为取芯钻头的金刚石工具中，在具有封闭的钻环的取芯钻头与具有若干切割部段的分段式的取芯钻头之间进行区分。取芯钻头由加工区段、圆柱形钻杆和带有插入端的接纳区段构成。取芯钻头通过插入端固定在取芯钻机的工具接纳部中并且在取芯钻机的钻运行时绕旋转轴线被驱动。封闭的钻环由具有统计学分布的金刚石颗粒的粉末混合物制造。粉末混合物填充到模具中并且压制成生坯件；生坯件在温度和压力作用下烧结成一个封闭的钻环。在制造用于分段式的取芯钻头的各切割部段时，在专业领域已经建立多种方法，在所述方法中，各切割部段作为生坯件由封装的金刚石颗粒构成。各金刚石颗粒由粉末混合物包裹并且构成封装的金刚石颗粒。封装的金刚石颗粒填充到模具中并且压制成生坯件；生坯件紧接着在温度和压力作用下烧结成最终的切割部段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，将装封的金刚石颗粒的技术应用到封闭的钻环中，并且相对于具有统计学分布的金刚石颗粒的钻环，可通过这样制造的钻环实现的加工质量提高。该目的在开头所述的用于取芯钻头的钻环中按本专利技术通过独立权利要求1的特征解决并且在开头所述的用于制造钻环的方法中通过独立权利要求9的特征解决。有利的进一步方案在从属权利要求中描述。按本专利技术在钻环方面设定，各环区段在侧棱边上相互连接。钻环包括至少两个环区段，所述环区段由烧结的粉末混合物和金刚石颗粒构成。在此，钻环不是构成为一个封闭的钻环，而是由两个或更多个环区段组成，所述环区段在侧棱边上相互连接。在一种优选的变型方案中，钻环包括数量为n(n≥1)的第一环区段和数量为n的第二环区段，第一和第二环区段沿着钻环的圆周方向相互交替地设置。钻环由第一和第二环区段构成，允许与不同的要加工的基础相适配。在钻入具有嵌入的钢筋的混凝土材料中时，钻环例如碰到以混凝土和钢筋的形式的不同的基础，所述混凝土材料也称作为钢筋混凝土材料。尤其优选，第一环区段由烧结的第一粉末混合物和第一金刚石颗粒构成，并且第二环区段由烧结的第二粉末混合物和第二金刚石颗粒构成。第一环区段的特性能适配于第一基础例如混凝土，并且第二环区段的特性能适配于第二基础例如钢筋。各环区段的特性能通过粉末混合物和金刚石颗粒建立。在金刚石颗粒中，金刚石平均直径、金刚石分布和金刚石颗粒数量能改变。尤其优选，第一环区段的第一粉末混合物与第二环区段的第二粉末混合物一致。尤其优选，第一环区段的第一金刚石颗粒和第二环区段的第二金刚石颗粒具有相同的金刚石分布和相同的金刚石平均直径。通过将相同的粉末混合物和相同的金刚石颗粒用于第一和第二环区段，能降低在制造钻环时在设备方面的耗费；仅需要一种粉末混合物和一种金刚石颗粒。在一种优选的实施形式中，在各环区段之间设置至少一个水缝槽。在用钻环进行加工期间，冷却液必须输送到加工位置上；冷却液通过水缝槽流到加工位置上并且确保钻环的足够冷却。尤其优选，所述至少一个水缝槽在钻环的总高的1/3与5/6之间的高度上延伸。在与钻杆焊接的钻环中，连接区域没有金刚石地构成并且不适用于加工。设有金刚石颗粒的基体区域适用于加工基础，该基体区域大约是钻环的总高的5/6。尤其优选，所述至少一个水缝槽的高度是钻环的总高的2/3。在总高的2/3的部分中，确保制成的钻环的足够强度。在用钻环加工期间，冷却液必须输送到加工位置；因此，水缝槽尽可能长地在钻环中构成。尤其优选，各环区段具有一个或多个孔，所述孔使得钻环的内侧与外侧连接。在此，孔尤其优选至少部分设置在所述至少一个水缝槽的下方。如果该至少一个水缝槽被损耗，那么附加的孔确保钻环的足够冷却。按本专利技术的用于制造封闭的钻环的方法包括如下步骤：由封装的金刚石颗粒构成至少两个生坯件，这些金刚石颗粒由粉末混合物包裹；将生坯件在压力作用下成型成环区段；并且将环区段成环形地组合并且在温度作用下烧结成一个封闭的钻环。按本专利技术的方法包括三个方法步骤，这些方法步骤利用不同的技术。在按本专利技术的方法中，钻环不是构成一个封闭的钻环，而且由两个或更多个环区段组成，这些环区段通过烧结而连接。在第一方法步骤中，由封装的金刚石颗粒构成多个生坯件，这些金刚石颗粒由粉末混合物包裹并且构成封装的金刚石颗粒。细粒的粉末混合物和粒料状的粉末混合物概括成术语“粉末混合物”。铁粉末、钴粉末和/或青铜粉末可用作为粉末混合物；通过混入添加物例如碳化钨能够影响钻环的特性(焊接电阻、寿命、切割友好度)。此外，粉末混合物的成分影响烧结温度。各金刚石颗粒和带涂层的金刚石颗粒概括成术语“金刚石颗粒”。生坯件具有直棱柱的几何形状，该棱柱具有多角形基面。棱柱形的生坯件在第二方法步骤中在压力作用下成型成环区段。生坯料的成型在温度作用下进行，该温度低于粉末混合物的熔化温度。在第三方法步骤中，环区段成环形地组合并且在温度作用下烧结成一个封闭的钻环。在环区段烧结时，一方面实现各环区段的压实并且另一方面实现在相邻的环区段之间的连接。冷压、热压以及类似方法适用于成型方法。在冷压时，生坯件在高压下形成预定的形状。在冷压中虽然材料变热，但是在不产生再结晶的温度范围中进行成型；材料变形，而强度不明显下降。在也称作为锻模的热压时，在高压和添加热量的情况下，生坯件形成其最终形状。除了形状之外，锻件改变其材料结构；该锻件变得更坚固，并且因此得到更加紧密的组织和均匀的表面。烧结是一种材料制造方法，其中，粉末或生坯件(被压制的粉末)加热到低于熔化温度的温度，以便通过连接各粉末颗粒来提高强度。烧结过程经历三个阶段，在这三个阶段中，生坯件的多孔性和体积明显减少。在烧结的第一阶段中仅实现生坯件的压实，相反在第二阶段中敞开的多孔性明显减少。烧结体的强度基于在第三阶段中构成的烧结连接(在粉末颗粒之间的熔合)，该烧结连接通过在粉末颗粒之间的表面扩散而产生。热压是一种特别的烧结方法，其中，除了温度之外也采用外部压力。在一种优选的变型方案中，钻环由数量为n(n≥1)的第一生坯件和数量为n的第二生坯件构成，所述第一生坯件成型成第一环区段，所述第二生坯件成型成第二环区段，第一和第二环区段沿着钻环的圆周方向相互交替地设置。钻环由第一和第二生坯件制造，允许钻环适配于不同的要加工的基础，例如适配于在钢筋混凝土材料中的混凝土和钢筋。尤其优选，第一生坯件由封装的第一金刚石颗粒制造，这些封装的第一金刚石颗粒包含第一粉末混合物和第一金刚石颗粒，并且第二生坯件由封装的第二金刚石颗粒制造，这些封装的第二金刚石颗粒包含第二粉末混合物和第二金刚石颗粒。钻环对要加工的基础的适配可以通过选择粉末混合物和选择金刚石颗粒实现。在粉末混合物中，材料的成分是可以变化的；在金刚石颗粒中，金刚石平均直径、金刚石分布和金刚石颗粒数量是可以变化的。在一种替选的方案中，钻环由数量为n≥2的相同的生坯件构成，生坯件成型成环区段并且沿着钻环的圆周方向依次设置。通过采用相同的生坯件能降低在构成生坯件时在设备方面的耗费；仅需要一种粉末混合物和一种金刚石颗粒。生坯件具有直棱柱的几何形状，该棱柱具有多角形基面。矩形基面、五角形基面和六角形基面适用于多角形基面。在第一变型方案中，生坯件构成有矩形基面本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于取芯钻头(10)的钻环(21)，该钻环具有至少两个环区段(22.1、22.2、23.1、23.2)，所述环区段由烧结的粉末混合物(24、26)和金刚石颗粒(25、27)构成，其特征在于，所述环区段(22.1、22.2、23.1、23.2)在侧棱边(41、42、43、44)上相互连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 EP 14199723.91.用于取芯钻头(10)的钻环(21)，该钻环具有至少两个环区段(22.1、22.2、23.1、23.2)，所述环区段由烧结的粉末混合物(24、26)和金刚石颗粒(25、27)构成，其特征在于，所述环区段(22.1、22.2、23.1、23.2)在侧棱边(41、42、43、44)上相互连接。2.按权利要求1所述的钻环，其特征在于，所述钻环(21)包括数量为n的第一环区段(22.1、22.2)和数量为n的第二环区段(23.1、23.2)，n≥1，第一和第二环区段(22.1、22.2、23.1、23.2)沿着钻环(21)的圆周方向相互交替地设置。3.按权利要求2所述的钻环，其特征在于，第一环区段(22.1、22.2)由烧结的第一粉末混合物(24)和第一金刚石颗粒(25)构成，并且第二环区段(23.1、23.2)由烧结的第二粉末混合物(26)和第二金刚石颗粒(27)构成。4.按权利要求3所述的钻环，其特征在于，第一环区段(22.1、22.2)的第一粉末混合物(24)与第二环区段(23.1、23.2)的第二粉末混合物(26)一致。5.按权利要求3至4之中任一项所述的钻环，其特征在于，第一环区段(22.1、22.2)的第一金刚石颗粒(25)和第二环区段(23.1、23.2)的第二金刚石颗粒(27)具有相同的金刚石分布和相同的金刚石平均直径。6.按权利要求1至5之中任一项所述的钻环，其特征在于，在各环区段(22.1、22.2、23.1、23.2)之间设置至少一个水缝槽(28.1、28.2、28.3、28.4)。7.按权利要求6所述的钻环，其特征在于，所述至少一个水缝槽(28.1～28.4)在钻孔(21)的总高的1/3与5/6之间的高度上延伸。8.按权利要求6至7之中任一项所述的钻环，其特征在于，各环区段(23.1、23.2)具有一个或多个孔(29.1、29.2)，所述孔使得钻环(21)的内侧(37)与外侧(38)连接。9.用于制造钻环(21)的方法，该钻环用于取芯钻头(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·米勒，M·松德雷格，
申请(专利权)人：喜利得股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登,LI