BE1014239A5

BE1014239A5 - Substrat a deux qualites de carbure pour elements de coupe d'un trepan de forage de terre, trepans de forage equipes d'un tel substrat et procedes correspondants.

Info

Publication number: BE1014239A5
Application number: BE2000/0401A
Authority: BE
Inventors: Roger Lays; Mohammad Swadi
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2003-07-01
Also published as: ITTO20000623A1; GB2351987B; GB0013320D0; IT1320214B1; US6216805B1; GB2351987A; ITTO20000623A0

Abstract

On décrit un substrat d'un élément de coupe destiné à être utilisé avec un trépan de forage de terre. le substrat englobe une base, une gaine externe, avec une cavité ouverte vers une extrémité correspondante. La base est composée d'un matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion. Une âme ayant une configuration pratiquement complémentaire de celle de la cavité est agencée dans la cavité. Lâme est composée d'un matériau plus ductile que le matériau de la base. L'âme et la base englobent chacune une extrémité de coupe à laquelle peut être fixée une table de coupe superabrasive, par exemple un diamant polycristallin compact. Le substrat peut être fixé dans un réceptacle correspondant d'un corps de trépan pour fixer une table de coupe superabrassive au corps du trépan dans une orientation voulue. La présente invention englobe aussi des procédés de fabrication du substrat de l'élément de coupe.

Description


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   SUBSTRAT À DEUX QUALITÉS DE CARBURE POUR ÉLÉMENTS DE COUPE
D'UN TRÉPAN DE FORAGE DE TERRE, TRÉPANS DE FORAGE ÉQUIPÉS
D'UN TEL SUBSTRAT ET PROCÉDÉS CORRESPONDANTS DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne des substrats pour des éléments de coupe destinés à être utilisés dans des trépans de forage de terre, des éléments de coupe comportant de tels substrats et des trépans de forage qui en sont équipés. La présente invention concerne en particulier des substrats d'éléments de coupe résistants à l'érosion et à l'abrasion, et capables d'absorber les impacts pouvant être rencontrés au cours du forage.

   La présente invention concerne plus particulièrement des éléments de coupe englobant des substrats comportant une région résistante à l'érosion et à l'abrasion près d'une périphérie d'une table de coupe superabrasive associée et une région interne plus ductile, absorbant les impacts. 



  ARRIÈRE-FOND
Les substrats d'éléments de coupe ont en général été utilisés comme moyen pour fixer les éléments de coupe sur les face de trépans rotatifs à lames dans des emplacements et des orientations appropriés. Les substrats d'éléments de coupe conventionnels englobent typiquement une base en carbure cimenté et une table de coupe superabrasive ayant une configuration voulue, fixée à la base dans une orientation voulue. Les bases en carbure cimenté de ces substrats d'éléments de coupe englobent typiquement un seul type de carbure cimenté.

   Lorsque la base d'un substrat d'élément de coupe conventionnel englobe une matrice en carbure de tungstène et un liant de cobalt, la résistance à l'érosion, la résistance à l'abrasion ainsi que la ténacité ou la ductilité de l'élément de coupe dépendent de la grosseur du grain du carbure de tungstène et des proportions relatives du carbure de tungstène et du cobalt. Il est bien connu dans la technique que les structures de carbure cimenté englobant des carbures ayant des grosseurs de grain réduites sont plus résistantes à l'érosion et à l'abrasion que les structures de carbure cimenté ayant des grosseurs de grain plus grandes du carbure.

   Les carbures cimentés englobant des proportions accrues d'un liant, par exemple de cobalt, sont en outre plus tenaces, plus ductiles et plus résistants à l'impact, mais moins résistants à l'érosion et à l'abrasion que les carbures cimentés englobant des quantités inférieures de liant. 



   Les substrats d'éléments de coupe conventionnels, englobant typiquement un seul type de carbure cimenté peuvent présenter ou bien une ductilité, une ténacité et une résistance aux impacts insuffisante, ou bien une résistance à l'érosion et à l'abrasion insuffisante. Les substrats d'éléments de coupe ayant une bonne résistance à l'érosion et à l'abrasion, mais présentant une ductilité relativement réduite, résistent à une usure excessive derrière les tables de coupe superabrasives qui y sont fixées et empêchent ainsi un détachement des tables de coupe superabrasives supportées, conférant ainsi aux tables 

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 de coupe superabrasives une durée de coupe accrue.

   Les substrats d'éléments de coupe résistants à l'érosion et à l'abrasion présentent toutefois une plus grande tendance à une cassure et à un éclatement en présence d'impacts pouvant être rencontrés au cours du forage que les substrats d'éléments de coupe plus ductiles. En cas d'utilisation de matériaux résistants à l'érosion et à l'abrasion, présentant typiquement une résistance réduite aux impacts, pour former le substrat de l'élément de coupe, une table de coupe superabrasive étant exposée à un impact pouvant entraîner une cassure, le substrat adjacent risque plus spécifiquement de se casser aussi.

   Le matériau superabrasif des tables de coupe qui sont fixées aux substrats de l'élément de coupe résistants à l'érosion et à l'abrasion ainsi que les substrats mêmes, peuvent ainsi être endommagés ou perdus avant la fin de la vie utile des tables de coupe ou de l'ensemble des éléments de coupe. 



   Les substrats d'éléments de coupe plus ductiles sont certes capables de mieux résister aux impacts pouvant être rencontrés au cours du forage, mais la résistance à l'érosion et à l'abrasion relativement faible des substrats d'éléments de coupe plus ductiles peut entraîner une usure trop rapide, surtout au niveau des régions périphériques exposées, situées près des tables superabrasives qui sont agencées dessus. Les tables superabrasives fixées à des substrats d'éléments de coupe plus ductiles risquent ainsi de ne plus être supportées près de leurs points de contact avec une formation en cours de forage et risquent donc d'être cassées pendant la coupe. Les durées de vie des tables de coupe superabrasives agencées sur des substrats d'éléments de coupe plus ductiles peuvent ainsi être réduites. 



   Le brevet des Etats-Unis 4359335 (appelé ci-dessous le"brevet 335"), attribué à Lloyd L. Garner le 16 novembre 1982, décrit un élément rapporté d'un trépan tricône englobant une base en carbure cimenté d'une première composition, avec une plaquette d'usure plus résistante à l'érosion et à l'abrasion qui y est fixée et qui fait fonction de surface de coupe. La plaquette d'usure de l'élément rapporté du brevet 335 est ainsi résistante à l'érosion et à l'abrasion et est donc utile pour contacter un matériau de la formation dans un trou de forage et pour empêcher le forage d'un trou de forage sousdimensionné. La plaquette d'usure ne comprend toutefois pas de matériau superabrasif.

   La structure du brevet 335 ne convient pas non plus comme élément de coupe pour des trépans rotatifs à lames pouvant être utilisés pour le forage de formations abrasives très dures. 



   Le brevet des Etats-Unis 5431239 (appelé ci-dessous   le "brevet 239"),   attribué à Gordon A. Tibbits et al. le 11 juillet 1995, décrit un substrat d'élément de coupe englobant une âme interne composée d'un matériau présentant une ténacité améliorée à la cassure entouré par une couche externe de matériau résistant à l'abrasion. L'âme interne du substrat s'étend pratiquement à travers toute sa longueur. Les matériaux de l'âme interne et de la couche externe du substrat ont des coefficients de dilatation thermique différents. Selon le brevet 239, lors du refroidissement des matériaux à partir d'une température élevée, le matériau de la couche externe est soumis plus rapidement à une contraction ou 

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 à un retrait que le matériau de l'âme interne.

   Un joint à ajustement serré fixe ainsi la couche externe à l'âme interne. Des contraintes résiduelles peu appropriées existent toutefois dans le substrat de l'élément de coupe du brevet 239 par suite de l'utilisation de matériaux à coefficients de dilatation thermique différents. 



   Des substrats d'éléments de coupe similaires sont décrits dans le brevet des EtatsUnis 5492188 (appelé ci-dessous le"brevet 188"), attribué à Redd H. Smith le 20 février 1996. Une forme de réalisation du substrat de l'élément de coupe décrit dans le brevet 188 englobe trois structures à alignement concentrique. La structure centrale est configurée sous forme d'un anneau et est composée d'un matériau tenace et ductile, par exemple d'un métal ou d'un substrat métallique. La structure la plus interne des trois structures est composée d'un matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion, par exemple de carbure cimenté, et s'étend pratiquement à travers toute la longueur du substrat. Lors de la fabrication de cette forme de réalisation du substrat, les trois structures sont fabriquées indépendamment avant d'être alignées et assemblées.

   Ces structures peuvent alors être fixées les unes aux autres par l'intermédiaire d'un procédé à pression et à température élevées. Un procédé d'assemblage exigeant l'alignement des trois structures est toutefois assez peu approprié, étant donné qu'il exige un temps de fabrication additionnel, les éléments de coupe ne pouvant ainsi pas être fabriqués de manière très efficace. 



   Selon nos informations et connaissances, il existe un autre élément de coupe englobant un substrat comportant une gaine externe tenace, ductile et résistante aux impacts et une âme interne résistante à l'érosion et à l'abrasion. Cette configuration est toutefois peu appropriée, étant donné que la gaine externe peut s'user au cours de l'utilisation et risque donc de ne plus supporter la table de coupe agencée dessus, l'âme interne assurant une résistance réduite aux impacts. 



   Il existe donc une demande pour un substrat d'un élément de coupe comportant une région périphérique résistante à l'érosion et à l'abrasion pour assurer un meilleur support des arêtes d'une table de coupe superabrasive agencée sur l'élément de coupe et comportant un intérieur plus ductile optimisé pour absorber les contraintes résiduelles à travers la table de coupe superabrasive, pour accroître ainsi au maximum la durée de vie du substrat de l'élément de coupe et de la table de coupe superabrasive agencée sur celuici. Il existe également une demande pour un substrat d'élément de coupe pouvant être fabriqué de manière efficace.

   Il existe d'autres demandes pour des substrats d'éléments de coupe capables de mieux résister à des changements de température et pour des éléments de coupe pouvant être fixés facilement par brasage sur un corps de trépan. 



  DESCRIPTION DE L'INVENTION
La présente invention fournit un substrat d'élément de coupe destiné à être utilisé avec un trépan de forage de terre. L'élément de coupe englobe une base, appelée également ci-dessous gaine externe, englobant un matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion. La base est configurée de manière complémentaire à un réceptacle 

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 correspondant d'un trépan de forage auquel l'élément de coupe doit être assemblé. La surface externe de la base peut ainsi par exemple avoir une forme pratiquement cylindrique. Une cavité à extrémité fermée est agencée de manière pratiquement centrale dans la base et est ouverte vers une extrémité de la base. La cavité est configurée de sorte à recevoir une âme de forme complémentaire de l'élément de coupe. 



   L'âme du substrat de l'élément de coupe selon la présente invention englobe un matériau plus ductile que la base. Le matériau de la base est de préférence plus résistant à l'érosion et à l'abrasion que le matériau de l'âme. Après l'assemblage à la base, l'âme est de préférence pratiquement ajustée dans la base. Une extrémité exposée de l'âme, appelée aussi ci-dessous extrémité de coupe de l'âme, peut être agencée au niveau d'une extrémité adjacente correspondante de la base, appelée également ci-dessous extrémité de coupe de la base, ou peut être évidée par rapport à l'extrémité adjacente correspondante de la base. 



   Une extrémité de coupe de l'élément de coupe, englobant l'extrémité de coupe de l'âme et l'extrémité de coupe adjacente correspondante de la base, pouvant entourer au moins une partie de la périphérie de l'âme, est configurée de sorte à comporter une table de coupe superabrasive qui y est fixée. La périphérie de la base autour de l'âme assure la rigidité à la flexion de la table de coupe superabrasive. Un quelconque type approprié de table de coupe superabrasive connu dans la technique, par exemple une structure de diamant polycristallin compact ("PDC"), de PDC thermiquement stable ("TSP") ou de nitrure de bore ("BN") peut être formée sur le substrat. 



   Une première forme de réalisation d'un procédé de fabrication du substrat de l'élément de coupe englobe le préformage de la base et de l'âme pour leur conférer des configurations voulues, pratiquement complémentaires, l'assemblage de la base et de l'âme   préformées,   et le frittage intégral ou la compression isostatique à chaud ("HIP") de l'assemblage pour former un substrat d'élément de coupe fini. 



   Une autre forme de réalisation du procédé de fabrication du substrat de l'élément de coupe englobe la fabrication individuelle de la base et de l'âme par des procédés connus, par exemple par frittage ou compression isostatique à chaud. La base et l'âme peuvent alors être assemblées et fixées l'une à l'autre par des procédés connus, par exemple par un moyen mécanique, par brasage ou par pression et/ou chaleur. 



   Dans une forme de réalisation encore différente de la fabrication du substrat de l'élément de coupe selon la présente invention, l'élément de coupe peut être fabriqué par agencement d'un mélange d'un matériau de matrice et d'un liant dans un moule pour former une base résistante à l'érosion et à l'abrasion et par frittage ou compression isostatique à chaud du mélange selon des procédés connus. La base peut alors être agencée dans un autre moule, dans lequel un autre mélange d'un matériau de matrice et d'un matériau de liant est également agencé, de sorte à remplir pratiquement la cavité de la base.

   Le deuxième mélange du matériau de matrice et du liant peut être soumis à un frittage ou à une compression isostatique à chaud pour former l'âme du substrat de 

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 l'élément de coupe et pour lier intégralement la base et l'âme, de manière pratiquement simultanée. 



   Une autre forme de réalisation du procédé de fabrication selon la présente invention englobe la préfabrication de la base composée d'un premier carbure cimenté et d'une âme de forme complémentaire composée d'un deuxième carbure cimenté, par des procédés connus. La base et l'âme sont de préférence fabriquées par des procédés tels que le frittage ou la compression isostatique à chaud, de sorte que la configuration de la surface de coupe de l'âme est pratiquement déterminée avant la formation de la table de coupe superabrasive sur celle-ci. La base et l'âme peuvent être assemblées et agencées dans une presse à diamant, avec des cristaux de diamant ou des cristaux d'un autre matériau superabrasif adjacents à la surface exposée de l'âme.

   La base, l'âme et les cristaux superabrasifs peuvent alors être traités intégralement dans la presse à diamant, ceci étant bien connu dans la technique, de manière pratiquement simultanée à la fabrication de la table de coupe à partir des cristaux superabrasifs. 



   Les proportions relatives des mélanges du matériau de matrice et du liant utilisées dans chacun des procédés de fabrication ci-dessus sont de préférence appropriées pour conférer les propriétés voulues à la base et à l'âme du substrat de l'élément de coupe (c. à. d. la résistance à l'érosion et à l'abrasion à la base et la ductilité à l'âme). Les proportions relatives du matériau de matrice et du liant peuvent être déterminées facilement par un homme de métier. 



   Le substrat de l'élément de coupe selon la présente invention améliore le support de l'arête de coupe de la table superabrasive fixée à celui-ci, tout en accroissant la rigidité du substrat pour supporter la table de coupe superabrasive. L'utilisation de multiples qualités de carbure optimise en outre les contraintes résiduelles à travers l'élément de coupe. La différence de la dilatation thermique entre les deux qualités différentes de carbure peut par exemple servir à distribuer les contraintes résiduelles de façon plus régulière à travers l'élément de coupe, de sorte à réduire au minimum le risque d'une cassure de la table de coupe ou de l'élément de coupe en présence d'un impact.

   Les contraintes résiduelles peuvent aussi être concentrées dans un ou plusieurs emplacements voulus en variant les duretés relatives des matériaux, les dimensions de la base et de l'âme, les configurations de la base et de l'âme, etc. 



   Comme le substrat de l'élément de coupe selon la présente invention englobe une base et une âme composées de deux qualités respectivement différentes de carbure cimenté, de quelconques cassures dues à un impact de la table de coupe et du substrat adjacent peuvent se terminer au niveau de l'interface entre la base et l'âme. La configuration du substrat selon la présente invention peut ainsi réduire le risque d'une perte d'une table superabrasive cassée, accroissant ainsi la durée de vie utile de l'élément de coupe et de la table de coupe superabrasive. 

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   La possibilité de fixation du substrat au corps du trépan par brasage est aussi améliorée en cas d'utilisation du substrat de l'élément de coupe selon la présente invention. 



   D'autres caractéristiques ainsi que les avantages de la présente invention seront compris par les hommes de métier sur la base de la description ci-dessous, des dessins annexés et des revendications. 



  BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en perspective d'une première forme de réalisation du substrat de l'élément de coupe selon la présente invention, englobant une table de coupe superabrasive qui y est fixée ; la figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective d'une deuxième forme de réalisation du substrat de l'élément de coupe selon la présente invention, sans table de coupe superabrasive fixée ; la figure 4 est une vue en coupe à travers la ligne 4-4 de la figure 3 ; la figure 5 est une vue en perspective d'une variation de la forme de réalisation de la figure 3, dans laquelle les formes de la cavité et de l'âme du substrat de l'élément de coupe sont différentes des formes de la cavité et de l'âme du substrat de l'élément de coupe de la figure 3 ;

   la figure 6 est une vue en coupe à travers la ligne 6-6 de la figure 5 ; la figure 7 est une vue en perspective partielle d'un trépan de forage de terre du type rotatif auquel l'élément de coupe selon la présente invention peut être assemblé ; la figure 8 est une vue en perspective d'une troisième forme de réalisation du substrat de l'élément de coupe selon la présente invention ; la figure 9 est une vue en coupe prise le long de la ligne 9-9 de la figure 8 ; la figure 10 est une vue en perspective d'une variation du substrat de l'élément de coupe de la figure 8, dans lequel les formes de la cavité et de l'âme du substrat de l'élément de coupe sont différentes des formes de la cavité et de l'âme du substrat de l'élément de coupe de la figure 8 ; la figure 11 est une vue en coupe prise le long de la ligne 11-11 de la figure 10 ;

   la figure 12 est une vue en perspective illustrant une première forme de réalisation d'une interface profilée entre un substrat de l'élément de coupe et une table de coupe superabrasive qui y est fixée ; la figure 13 est une vue en coupe prise le long de la ligne 13-13 de la figure 12 ; la figure 14 est une vue en coupe d'une deuxième forme de réalisation d'un substrat de l'élément de coupe comportant une extrémité de coupe profilée ; et 

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 la figure 15 est une vue en plan d'en haut du substrat de l'élément de coupe de la figure 14. 



  MEILLEURS MODES D'EXÉCUTION DE L'INVENTION
La figure 7 montre un trépan de forage de terre rotatif à élément de coupe fixe ou du type à lames 10 ayant une configuration typique. Le trépan de forage 10 de la figure 7 est représenté dans une orientation inversée par rapport à son orientation en cas d'utilisation dans des opérations de forage, uniquement pour montrer clairement les caractéristiques de la face 16 correspondante. Le trépan de forage 10 englobe un corps de trépan 14 avec une queue 12 s'étendant à partir d'une extrémité correspondante et pouvant être fixée à un train de tiges d'un type connu et utilisé dans la technique. Comme illustré, le corps du trépan 14 englobe six lames s'étendant dans une direction pratiquement radiale 18.

   Les lames 18 sont séparées les unes des autres par des canaux de fluide 20 s'étendant de façon pratiquement longitudinale à travers la face 16 du corps du trépan 14. 



   Le trépan de forage 10 englobe aussi une région de front de taille 22, agencée entre la face 16 et la queue 12. Des plaquettes de front de taille 24, s'étendant de façon pratiquement longitudinale le long de la face de la région de front de taille 22, peuvent être agencées de sorte à être pratiquement continues avec leurs lames correspondantes 18. 



  Les canaux de fluide 20 peuvent ainsi s'étendre aussi de façon pratiquement longitudinale à travers la région de front de taille 22, entre les lames adjacentes 18. 



   Les lames 18 peuvent englober des réceptacles ou des poches 26, dans lesquels les substrats des éléments de coupe 40, appelés aussi ci-dessous substrats pour simplifier, peuvent être agencés et orientés de sorte à couper la terre ou les roches de manière voulue. Les substrats conventionnels englobent typiquement une matrice de carbure résistant à l'érosion et à l'abrasion agencée dans un matériau de liant. Le carbure de tungstène est typiquement utilisé comme matrice de carbure, le cobalt étant typiquement utilisé comme matériau de liant. Une table de coupe superabrasive 52, composée par exemple de PDC, de TSP ou de nitrure de bore, est typiquement orientée et fixée sur le substrat 40, de sorte à avoir un angle d'inclinaison ou de coupe voulu lorsque le substrat 40 est orienté et agencé sur le trépan de forage 10. 



   La figure 1 illustre une première forme de réalisation d'un substrat 40 selon la présente invention. Le substrat 40 englobe une base 42 avec une cavité 44. La cavité 44 est ouverte vers une extrémité de coupe 46 de la base 42. Le substrat de l'élément de coupe 40 englobe aussi une âme 48 configurée de manière complémentaire et pouvant être agencée dans la cavité 44 de la base 42. Comme illustré, lorsque l'âme 48 est agencée dans la cavité 44 de la base 42, l'extrémité de coupe 46 de la base 42 et une extrémité de coupe 50 de l'âme 48 se situent pratiquement au même niveau.

   Une table de coupe superabrasive 52 d'un type connu dans la technique, par exemple une table de coupe superabrasive en PDC, TSP ou nitrure de bore, peut être formée sur l'extrémité de coupe 

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 50 de l'âme 48 selon des procédés connus, par exemple par compression à pression et à températures élevées de particules superabrasives en présence d'un catalyseur approprié. 



   La base 42 est de préférence composée d'un matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion. La base 42 est de préférence plus résistante à l'érosion et à l'abrasion que l'âme 48. La base 42 peut par exemple comprendre une matrice de carbure (p. ex. de carbure de tungstène) et un matériau de liant (par exemple du cobalt). Il est bien connu dans la technique que les structures de carbure cimenté ayant des proportions plus grandes de carbure par rapport au matériau de liant sont typiquement plus résistantes à l'érosion et à l'abrasion que les structures de carbure englobant des proportions moins élevées de carbure par rapport au matériau de liant. Comme une quantité relativement accrue de liant est utilisée pour fabriquer la base 42, la résistance à l'érosion et à l'abrasion de la base 42 est ainsi réduite.

   Les structures de carbure cimenté comportant des grains moins gros de carbure sont aussi typiquement plus résistantes à l'érosion et à l'abrasion, mais moins tenaces, moins ductiles et moins résistantes aux impacts que les structures de carbure cimenté comportant des grains plus gros de carbure. Un homme de métier pourrait ainsi déterminer facilement les proportions relatives du matériau de matrice et du liant ou la grosseur de grain appropriée du matériau de matrice (p. ex. de   1 u. m à 10 u. m)   pour conférer à la base 42 la résistance à l'érosion et à l'abrasion voulue. 



   L'âme 48, qui est de préférence plus ductile que la base 42, peut aussi être fabriquée à partir d'un matériau englobant une matrice de matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion et un liant plus ductile. Le carbure de tungstène constitue un matériau exemplaire pouvant être utilisé comme matériau de matrice de l'âme 48. Le cobalt peut servir de matériau de liant de l'âme 48. Les hommes de métier savent bien que les proportions relatives du matériau de matrice résistant à l'érosion et à l'abrasion et du matériau de liant ductile permettent de conférer à l'âme 48 une résistance à l'érosion et à l'abrasion, une ténacité, une ductilité et une résistance aux impacts particulières.

   Un homme de métier pourrait ainsi déterminer facilement les proportions d'un matériau de matrice particulier et d'un matériau de liant particulier, avec la grosseur de grain appropriée du matériau de matrice (p. ex. d'environ   10 lam   à environ   1 go),   pour conférer à l'âme 48 la ductilité appropriée. 



   La base 42 a donc de préférence une teneur en volume de carbure supérieure à la teneur en carbure de l'âme 48. La teneur accrue en carbure de la base 42 confère à la base 42 une résistance à l'érosion et à l'abrasion supérieure à celle de l'âme 48. 



   D'autres matériaux peuvent évidemment être utilisés comme matériau de matrice et comme liant pour la base 42 et l'âme 48. Le matériau de matrice peut par exemple englober du carbure de tungstène, du carbure de molybdène de tungstène, du carbure de silicium ou des mélanges correspondants, ceci ne constituant pas une limitation. Le liant peut de même englober, sans limitation, du cobalt, du fer, du nickel, un alliage de fernickel, un alliage de fer-nickel-cobalt ou un quelconque mélange correspondant. 

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   La cavité 44 comporte une extrémité fermée, elle est ouverte vers l'extrémité de coupe 46 de la base 42 et s'étend seulement partiellement dans la base 42. Les côtés et une extrémité de la cavité 44 sont donc définis par la base 42. A titre d'exemple, la cavité 44 peut être configurée de sorte à avoir une forme elliptique tronquée (par exemple une forme en entonnoir), une forme conique, une forme en tronc de cône, ou une forme hémisphérique. La base 42 et la cavité 44 sont de préférence configurées de sorte à concentrer les contraintes résiduelles du substrat 40 dans des emplacements voulus et pour assurer une distribution voulue des contraintes résiduelles dans le substrat 40, pouvant être imposées au substrat 40 par différents matériaux de la base 42 et de l'âme 48. 



  Les propriétés matérielles différentes de la base 42 et de l'âme 48 peuvent donc être prises en compte lors de la configuration de la base 42 et de la cavité 44. 



   Comme l'extrémité de coupe 46 de la base 42 et l'extrémité de coupe 50 de l'âme 48 se situent pratiquement au même niveau lors de l'assemblage, seuls le matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion de la base 42 et le matériau superabrasif de la table de coupe 52 sont exposés à la formation forée, aux débris de la formation, au fluide de forage et aux autres conditions hostiles existant typiquement lors du forage, en cas d'utilisation du substrat 40 pour couper un trou de forage dans une formation de terre ou de roche.

   La zone du substrat 40 périphériquement adjacente à la table de coupe superabrasive 52 et agencée sur l'arrière de celle-ci résiste ainsi à l'érosion et à l'abrasion, empêchant ainsi l'élimination par usure du matériau du substrat 40 adjacent à la table de coupe superabrasive 52 et agencé sur l'arrière de celle-ci, ainsi que la formation ultérieure d'un rebord de matériau superabrasif débordant près de la périphérie de la table de coupe superabrasive 52. Le substrat 40 peut ainsi mieux assurer que les substrats conventionnels un support périphérique continu et une rigidité de la table de coupe superabrasive 52 au cours de périodes de forage prolongées. Le risque d'une cassure ou d'un autre endommagement de la table de coupe superabrasive 52 au niveau de sa périphérie peut ainsi être réduit par le substrat 40. 



   Comme le matériau de l'âme 48 est plus ductile que celui de la base 42, l'âme 48 confère au substrat 40 des propriétés d'absorption additionnelles des chocs. Le matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion de la base 42, exposé lors de la fixation du substrat 40 à un corps de trépan 14, protège le matériau pus ductile de l'âme 48 et empêche l'élimination par usure ou l'érosion de l'âme 48. Lors de l'utilisation d'un trépan de forage 10 englobant un ou plusieurs substrats 40, les caractéristiques d'absorption des chocs de chaque substrat 40 ne seront ainsi pas notablement réduites au cours d'opérations de forage prolongées par suite de la présence de la base 42. 



   Comme l'âme 48 est en outre composée d'un matériau plus ductile que la base 42, les impacts appliqués à la table de coupe superabrasive 52 au cours du forage peuvent être au moins partiellement   absorbés   par l'âme 48. Le risque d'un endommagement par suite d'un impact de la table de coupe superabrasive 52, fixée à l'élément de coupe 40 selon la présente invention, est ainsi réduit. 

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   Les figures 3 et 4 illustrent une autre forme de réalisation du substrat 40'. Comme dans la forme de réalisation du substrat 40 décrite en référence aux figures 1 et 2, le substrat 40'englobe une base 42'et une âme 48'agencée dans une cavité 44'de la base 42'. Une extrémité de coupe 50'de l'âme 48'est toutefois évidée par rapport à une extrémité de coupe 46'de la base 42'plutôt que de se situer pratiquement au même niveau que celle-ci. 



   Comme dans la forme de réalisation du substrat 40 décrite en référence aux figures 1 et 2, la base 42'du substrat 40'est composée d'un matériau résistant à l'érosion et à l'abrasion, l'âme 48'étant composée d'un matériau plus ductile. Comme une table de coupe superabrasive 52 est fixée à l'extrémité de coupe 50'de l'âme 48', une arête périphérique de la table de coupe superabrasive 52 sera au moins partiellement protégée par la base 42'au niveau de l'extrémité de coupe 46'. 



   La distance d'évidement de la table de coupe superabrasive 52 par rapport à l'extrémité de coupe 46'de la base 42'est de préférence inférieure à l'épaisseur de la table de coupe superabrasive 52 (voir figures 1 et 2), devant être fixée au substrat 40'. En service, une arête périphérique exposée de la table de coupe superabrasive 52 peut ainsi contacter la formation devant être forée et la couper, la région de la base 42'adjacente à une arête inférieure de la table de coupe superabrasive 52 et entourant celle-ci pouvant résister à l'usure et assurer ainsi le support de la table de coupe superabrasive 52 en service. 



   Comme représenté dans les figures 12 à 15, l'extrémité de coupe 50 de l'âme 48 peut être non plane ou profilée pour conférer à l'extrémité de coupe 50 une aire de surface accrue, accroissant l'adhésion d'une table de coupe 52 au substrat 40. Les figures 12 et 13 illustrent un substrat   40"avec   une extrémité de coupe 50"comportant un profil dit de coupe transversale ou"RAD-X". Les figures 14 et 15 illustrent un substrat 40"' comportant sur l'extrémité de coupe correspondante 50"'un profil dit"AXYM"ou un contour concentrique, ayant une section transversale ressemblant aux dents d'une scie.

   Les tables de coupe 52", 52"'peuvent évidemment être fixées respectivement aux extrémités de coupe 50", 50"'des substrats 40",   40"',   D'autres interfaces non planes entre le substrat de l'élément de coupe et la table de coupe peuvent aussi être utilisées dans les éléments de coupe et les substrats des éléments de coupe selon la présente invention. 



   Les figures 5 te 6 illustrent un autre substrat 40", constituant une variation du substrat 40'illustré dans les figures 3 et 4. Comme représenté dans les figures 5 et 6, le substrat   40"englobe   une base   42"avec   une cavité pratiquement conique 44"définie de manière pratiquement centrale dans celle-ci, et une âme pratiquement conique 48", ayant une configuration complémentaire à la cavité   44"pour   faciliter l'insertion de l'âme 48" dans la base 44". La configuration de la cavité 44"et de l'âme   48"sont   différentes de celles de la cavité 44'et de l'âme 48'du substrat 40'illustré dans les figures 3 et 4.

   Comme représenté par le tiret   45"dans   la figure 5, la cavité 44"et l'âme complémentaire 48"peuvent avoir une forme en tronc de cône. 

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   Les figures 8 et 9 montrent une autre forme de réalisation du substrat de l'élément de coupe 140 selon la présente invention. Une région de rebord latérale 149 de l'âme 148 du substrat 140 est exposée au niveau de la périphérie du substrat 140 à la manière d'un anneau, entre la table de coupe 152 et la base 142. Comme le matériau de l'âme 148 est moins résistant à l'érosion et à l'abrasion que celui de la base 142, cette configuration facilite l'élimination de matériau de la région de rebord latérale 149 au cours de l'utilisation de l'élément de coupe. Lors de l'érosion du matériau exposé de la région de rebord latérale 149 ou de son élimination du substrat 140, la périphérie de la table de coupe 152 n'est plus supportée.

   Les parties non supportées de la table de coupe 152 se détachent de la table de coupe 152, affûtant ainsi l'élément de coupe. Un élément de coupe englobant le substrat d'élément de coupe 140 est ainsi auto-affûtant. 



   Les figures 10 et 11 montrent une variation du substrat de l'élément de coupe 140', comportant une âme 148'de forme conique. La base et l'âme d'un substrat d'élément de coupe selon la présente invention peuvent évidemment avoir d'autres configurations que celles illustrées dans les figures 8 à   11.   



   Le substrat 40 est de préférence fabriqué par un procédé facilitant la configuration de deux formes différentes de carbure dans une forme suffisamment robuste pour former une base 42 et une âme 48 de configuration voulue, tout en supprimant le risque d'une fissuration ou d'un autre endommagement de l'élément de coupe 40 au cours de la fabrication et de l'assemblage ultérieur de l'élément de coupe 40 à d'autres composants d'un trépan de forage de terre fini, ou de l'utilisation ultérieure de l'élément de coupe 40. 



   Comme représenté dans les figures 1 et 2, dans une première forme de réalisation d'un procédé de fabrication du substrat 40, le matériau de la matrice et le liant de la base 42 et de l'âme 48 peuvent être préformés avec un matériau adhésif avant le frittage ou la compression isostatique à chaud de matériau de la matrice et du liant de la base 42 et de l'âme 48. La base 42 et l'âme 48 peuvent être préformées en agençant des mélanges contenant des proportions voulues de matériau de matrice, de liant et d'adhésif pour la base 42 et l'âme 48 dans des moules. La configuration des moules correspond évidemment à la configuration voulue de la base 42 ou de l'âme 48 devant être formées. 



   Pour tenir compte du matériau adhésif additionnel utilisé, ainsi que du compactage ultérieur de la base 42 et de l'âme 48 au cours du frittage ou de la compression isostatique à chaud, la taille des cavités du moule est légèrement supérieure à la taille de la base 42 ou de l'âme 48 finie. La taille d'une base 42 ou d'une âme 48 finie, fabriquée avec un moule selon cette forme de réalisation du procédé de fabrication pourrait être déterminée facilement par les hommes de métier lorsqu'ils connaissent les proportions du matériau de matrice et du matériau de liant, la quantité et le type de l'adhésif utilisé, la température et l'importance de la pression appliquée par le frittage ou la compression isostatique à chaud ainsi que d'autres facteurs. 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 



   La base 42 et l'âme 48 préformées peuvent être fixées intégralement l'une à l'autre par des procédés connus, par exemple par assemblage de la base 42 et de l'âme 48, par agencement de l'assemblage de la base 42 et de l'âme 48 dans un moule et par frittage ou compression isostatique à chaud de l'assemblage de la base 42 et de l'âme 48 pour former un substrat fini 40. 



   Dans une autre forme de réalisation d'un procédé de fabrication du substrat 40, la base 42 et l'âme 48 peuvent être fabriquées individuellement par des procédés connus, par exemple par frittage ou compression isostatique à chaud. La base 42 et l'âme 48 fabriquées peuvent alors être assemblées et fixées l'une l'autre par des procédés connus, par exemple par ajustement par serrage ou des autres procédés mécaniques, par brasage ou par agencement de la base 42 et de l'âme 48 dans un moule et par application de pression et/ou de chaleur à l'assemblage de la base 42 et de l'âme 48, par exemple dans une presse à diamant au cours de la fabrication de la table de coupe 52 sur celui-ci, assurant ainsi effectivement l'assemblage de la base 42 et de l'âme 48 par frittage ou compression isostatique à chaud.

   Dans une forme de réalisation encore différente du procédé de fabrication, le matériau particulaire de la matrice et le liant de la base 42 peuvent être agencés dans les proportions voulues dans une cavité d'un premier moule et être   préformés   par l'intermédiaire d'un adhésif ou un autre matériau liant temporaire ou soumis à un frittage ou une compression isostatique à chaud pour former une base finie 42. La base 42 peut être agencée dans une cavité d'un deuxième moule, un deuxième mélange de matériau particulaire de la matrice et du liant étant agencé dans la cavité 44 de la base 42 pour définir l'âme 48 du substrat 40.

   Le deuxième matériau peut être soumis à un frittage ou une compression isostatique à chaud pour former l'âme 48 et pour intégrer pratiquement l'âme 48 et la base 42, pour former ainsi un substrat fini 40. 



   Une autre forme de réalisation du procédé de fabrication selon la présente invention englobe la préfabrication de la base 42 à partir d'un premier carbure cimenté et d'une âme de forme complémentaire 48 à partir d'un deuxième carbure cimenté selon des procédés connus, par exemple selon les procédés décrits ci-dessus. La base 42 et l'âme 48 sont de préférence soumis à un frittage ou une compression isostatique à chaud pour définir la configuration de l'extrémité de coupe 46 de l'âme 48 avant d'y former une table de coupe superabrasive 52. La base 42 et l'âme 48 peuvent être assemblées et agencées dans une presse à diamant. Des cristaux de diamant ou des cristaux d'un autre matériau superabrasif (par exemple de nitrure de bore cubique) sont également agencés dans la presse, près de l'extrémité de coupe exposée 46 de l'âme 48.

   Lors de l'application d'une pression suffisante aux cristaux superabrasifs pour fabriquer une table de coupe superabrasive 52 au niveau de l'extrémité de coupe 46 de l'âme 48, la base 42, l'âme 48 et la table de coupe superabrasive 52 peuvent être fixées intégralement en présence de la 
 EMI12.1 
 pression de la presse à diamant, ceci étant bien connu dans la technique. 



  \ Les hommes de métier pourront évidemment prévoir d'autres procédés de fabrication du substrat 40, ceux-ci étant compris dans l'objectif de la présente invention. 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 



  Les procédés de fabrication ci-dessus ont certes été décrits en référence au substrat 40 illustré dans les figures 1 et 2, mais ces procédés peuvent aussi être appliqués pour fabriquer d'autres substrats compris dans l'objectif de la présente invention. 



   Comme représenté dans la figure 7, les substrats 40,40'ou   40"selon   la présente invention peuvent être orientés sur un corps de trépan 14 d'un trépan de forage de terre 10 en agençant des éléments de coupe comprenant des tables de coupe superabrasives 52 fixées aux substrats 40,40'ou   40"dans   un réceptacle 26 du corps du trépan 14 et en fixant un substrat 40,40'ou 40"au réceptacle 26 dans lequel ils ont été agencés. Des procédés connus, par exemple le brasage ou des adhésifs, peuvent être appliqués pour fixer un substrat de l'élément de coupe 40,40'ou 40"à un réceptacle 26 du corps du trépan 14. 



   La description ci-dessus contient certes de nombreuses spécificités et exemples, mais ceux-ci ne sont pas destinés à limiter l'objectif de la présente invention, mais uniquement à illustrer certaines formes de réalisation préférées. Les substrats selon la présente invention sont par exemple illustrés comme étant utiles en association avec un trépan de forage de terre rotatif du type à lames. D'autres formes de réalisation de l'invention peuvent de même être envisagées, sans se départir de l'esprit ou de l'objectif de la présente invention. L'objectif de la présente invention est donc indiqué et limité uniquement par les revendications annexées et leurs équivalents légaux, plutôt que par la description ci-dessus.

   Toutes les additions, suppressions et modifications de l'invention décrite ci-dessus comprises dans le sens des revendications sont englobées dans leur objectif.

Claims

REVENDICATIONS 1. Substrat destine à être utilise avec un trépan de forage de terre, comprenant : une gaine externe résistante à l'érosion et à l'abrasion, englobant une cavité ouverte vers une seule extrémité correspondante, ladite cavité s'étendant dans pratiquement la majeure partie de ladite gaine externe, ladite gaine externe définissant une surface externe du substrat différente d'une ouverture de cavité ; et une âme composée de carbure, d'acier ou de céramique et configurée de sorte à être ajustée dans ladite cavité, ladite âme étant composée d'un matériau plus ductile que ladite gaine externe et ladite âme étant configurée et agencée dans la cavité de sorte à absorber un impact exercé sur une table de coupe positionnée directement au-dessus d'une extrémité de ladite âme.

2. Substrat selon la revendication 1, dans lequel ladite gaine externe est composée de carbure, d'acier ou de céramique.

3. Substrat selon la revendication 1, dans lequel ladite gaine externe est composée d'un carbure.

4. Substrat selon la revendication 3, dans lequel ledit carbure est composé de carbure de tungstène.

5. Substrat selon la revendication 3, dans lequel ladite âme est composée d'un carbure.

6. Substrat selon la revendication 5, dans lequel ledit carbure de ladite âme est composé de carbure de tungstène.

7. Substrat selon la revendication 6, dans lequel une teneur en carbure, en volume, de ladite gaine externe est supérieure à une teneur en carbure, en volume, de ladite âme.

8. Substrat selon la revendication 5, englobant en outre un liant dans lesdits carbures, une teneur en liant de ladite gaine externe étant inférieure à une teneur en liant de ladite âme.

9. Substrat selon la revendication 8, dans lequel ledit liant est composé de cobalt.

10. Substrat selon la revendication 9, dans lequel ledit liant est composé d'un alliage de cobalt.

Il. Substrat selon la revendication 8, dans lequel ledit liant est composé de fer.

12. Substrat selon la revendication 8, dans lequel ledit liant est composé d'un alliage de fer.

13. Substrat selon la revendication 8, dans lequel ledit liant est composé de nickel.

14. Substrat selon la revendication 8, dans lequel ledit liant est composé d'un alliage de nickel. <Desc/Clms Page number 15> 15. Substrat selon la revendication 5, dans lequel ledit carbure de ladite gaine externe a une grosseur de grain inférieure à une grosseur de grain dudit carbure de ladite âme.

16. Substrat selon la revendication 1, dans lequel un matériau de ladite gaine externe présente une résistance à l'érosion et une résistance à l'abrasion supérieures à celles d'un matériau de ladite âme.

17. Substrat selon la revendication l, dans lequel une extrémité exposée de ladite âme affleure pratiquement une extrémité correspondante de ladite gaine externe.

18. Substrat selon la revendication l, dans lequel une extrémité exposée de ladite âme est évidée par rapport à une extrémité correspondante de ladite gaine externe.

19. Substrat selon la revendication 1, dans lequel un matériau de ladite âme est plus tenace qu'un matériau de ladite gaine externe.

20. Elément de coupe destiné à être utilisé avec un trépan de forage de terre du type rotatif, comprenant : un substrat englobant une base résistante à l'érosion et résistante à l'abrasion englobant une cavité à agencement pratiquement central ouverte uniquement vers une extrémité de coupe de la base et configurée de sorte à recevoir une âme plus ductile, composée de carbure, de forme pratiquement complémentaire, ladite cavité s'étendant dans pratiquement la majeure partie de ladite base, définissant une surface externe dudit substrat différente d'une ouverture de cavité ; et une table de coupe superabrasive agencée directement au-dessus de ladite âme, près de ladite extrémité de coupe de ladite base, ladite âme étant configurée et agencée dans la cavité de sorte à absorber un impact exercé sur ladite table de coupe.

21. Elément de coupe selon la revendication 20, dans lequel ladite base est composée d'un carbure.

22. Elément de coupe selon la revendication 21, dans lequel ledit carbure est composé de carbure de tungstène.

23. Elément de coupe selon la revendication 21, dans lequel ledit carbure de ladite âme est composé de carbure de tungstène.

24. Elément de coupe selon la revendication 23, englobant en outre un liant dans lesdits carbures, une teneur en liant de ladite base étant supérieure à une teneur en liant de ladite âme.

25. Elément de coupe selon la revendication 24, dans lequel ledit liant est composé de cobalt.

26. Elément de coupe selon la revendication 24, dans lequel ledit liant est composé de fer.

27. Elément de coupe selon la revendication 24, dans lequel ledit liant est composé de nickel. <Desc/Clms Page number 16> 28. Elément de coupe selon la revendication 21, dans lequel ledit carbure de ladite base a une grosseur de grain inférieure à celle dudit carbure de ladite âme.

29. Elément de coupe selon la revendication 20, dans lequel ladite base présente une résistance à l'abrasion et une résistance à l'érosion supérieures à celles de ladite âme.

30. Elément de coupe selon la revendication 20, dans lequel un matériau de ladite âme est plus tenace qu'un matériau de ladite base.

31. Elément de coupe selon la revendication 20, dans lequel une extrémité de coupe de ladite âme affleure pratiquement l'extrémité de coupe de ladite base.

32. Elément de coupe selon la revendication 31, dans lequel ladite table de coupe superabrasive est agencée près de ladite extrémité de coupe de ladite âme et de ladite extrémité de coupe de ladite base.

33. Elément de coupe selon la revendication 20, dans lequel une extrémité de coupe de ladite âme est évidée par rapport à ladite extrémité de coupe de ladite base.

34. Elément de coupe selon la revendication 33, dans lequel une extrémité de base de ladite table de coupe superabrasive est agencée près de ladite extrémité de coupe de ladite âme, une périphérie de ladite base au niveau de ladite extrémité de coupe correspondante étant agencée au moins partiellement autour d'une périphérie de ladite table de coupe superabrasive.

35. Elément de coupe selon la revendication 20, dans lequel ladite table de coupe superabrasive est composée d'un compact de diamant polycristallin.

36. Elément de coupe selon la revendication 35, dans lequel ledit compact de diamant polycristallin est constitué par un compact de diamant polycristallin thermiquement stable.

37. Elément de coupe selon la revendication 20, dans lequel une configuration périphérique de ladite table de coupe superabrasive est pratiquement identique à la configuration périphérique d'une extrémité de coupe de ladite âme.

38. Elément de coupe selon la revendication 20, dans lequel ladite base et ladite table de coupe superabrasive renferment pratiquement ladite âme.

39. Trépan de forage de terre, comprenant : au moins un substrat qui y est fixé et englobant : une gaine externe résistante à l'érosion et à l'abrasion, englobant une cavité ouverte vers une seule extrémité correspondante, ladite cavité s'étendant dans pratiquement la majeure partie de ladite gaine externe, ladite gaine externe définissant une surface externe dudit au moins un substrat différente d'une ouverture de cavité ; et une âme configurée de sorte à être ajustée dans ladite cavité, composée de carbure et présentant une ductilité supérieure à celle de ladite gaine externe, ladite âme étant <Desc/Clms Page number 17> configurée et agencée dans la cavité de sorte à absorber un impact exercé sur une table de coupe positionnée directement au-dessus d'une extrémité de ladite âme.

40. Trépan de forage de terre, comprenant : un corps de trépan ; et au moins un élément de coupe fixé sur ledit corps du trépan, ledit au moins un élément de coupe comprenant : un substrat englobant une base résistante à l'érosion et résistante à l'abrasion englobant une cavité à agencement pratiquement central à extrémités fermées, ouverte vers une extrémité de coupe de la base, ladite cavité à extrémités fermées s'étendant dans pratiquement la majeure partie de ladite base, ladite base définissant une surface externe dudit substrat différente d'une ouverture de cavité, ladite cavité à extrémités fermées recevant une âme de forme pratiquement complémentaire, ladite âme étant composée d'un carbure plus tenace qu'un matériau de ladite base ;

et une table de coupe superabrasive agencée directement au-dessus de ladite âme, EMI17.1 près de ladite extrémité de coupe de ladite base, ladite âme étant configurée et agencée ZD dans la cavité de sorte à absorber un impact exercé sur ladite table de coupe.

41. Trépan de forage de terre selon la revendication 40, dans lequel seule une gaine externe dudit substrat est exposée.

42. Procédé de fabrication d'un substrat, comprenant les étapes ci-dessous : formation d'un premier mélange d'un matériau de matrice et d'un liant en une gaine externe résistante à l'érosion et à l'abrasion englobant une cavité ouverte à extension continue avec une extrémité de ladite gaine externe, ladite cavité ouverte s'étendant pratiquement dans la majeure partie de ladite gaine externe, ladite gaine externe définissant une surface externe du substrat différente d'une ouverture de cavité ; formation d'un deuxième mélange de carbure et d'un liant en une âme présentant une ductilité supérieure à celle de ladite gaine externe, de forme complémentaire à celle de ladite cavité ouverte et configurée de sorte à pouvoir y être insérée ;

assemblage de ladite gaine externe et de ladite âme de sorte que ladite âme est configurée et positionnée dans ladite cavité de sorte à absorber un impact exercé sur une table de coupe positionnée directement au-dessus d'une extrémité de ladite âme ; et assemblage par fixation de ladite gaine externe et de ladite âme.

43. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de formation dudit premier mélange en ladite gaine externe comprend l'étape de fixation dudit matériau de matrice et dudit liant par un liant temporaire.

44. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de formation dudit premier mélange en ladite gaine externe comprend l'étape de fixation dudit matériau de matrice et dudit liant par un matériau adhésif. <Desc/Clms Page number 18> 45. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de formation dudit premier mélange en ladite gaine externe comprend l'étape de frittage dudit matériau de matrice et dudit liant.

46. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de formation dudit deuxième mélange en ladite âme comprend l'étape de pression isostatique à chaud dudit carbure et dudit liant.

47. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de formation dudit deuxième mélange en ladite âme comprend l'étape de fixation dudit carbure et dudit liant par un liant temporaire.

48. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de formation dudit deuxième mélange en ladite âme comprend l'étape de fixation dudit carbure et dudit liant par un matériau adhésif.

49. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de formation dudit deuxième mélange en ladite âme comprend l'étape de frittage dudit carbure et dudit liant.

50. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de formation dudit deuxième mélange en ladite âme comprend l'étape de compression isostatique à chaud dudit carbure et dudit liant.

51. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de fixation comprend l'étape d'application d'une pression à ladite gaine externe et à ladite âme.

52. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de fixation comprend l'étape d'assemblage par frittage de ladite gaine externe et de ladite âme.

53. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de fixation comprend l'étape d'assemblage par compression isostatique à chaud de ladite gaine externe et de ladite âme.

54. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de fixation comprend l'étape d'assemblage par brasage de ladite gaine externe et de ladite âme.

55. Procédé selon la revendication 42, dans lequel ladite étape de fixation comprend l'étape d'assemblage par fixation mécanique de ladite gaine externe et de ladite âme.

56. Procédé selon la revendication 42, comprenant en outre l'étape de fixation d'une table de coupe superabrasive sur une surface exposée de ladite âme.

57. Procédé selon la revendication 56, dans lequel ladite étape de fixation de ladite table de coupe superabrasive englobe l'étape de fabrication de ladite table de coupe superabrasive sur ladite surface exposée.

58. Procédé selon la revendication 56, dans lequel ladite étape de fixation de ladite gaine externe et de ladite âme et ladite étape de fixation de ladite table de coupe superabrasive sont effectuées de manière pratiquement simultanée.

59. Procédé de fabrication d'un substrat, comprenant les étapes ci-dessous : <Desc/Clms Page number 19> positionnement d'un premier mélange contenant un matériau de matrice, un liant et un matériau adhésif dans une cavité d'un moule pour former une base résistante à l'érosion et à l'abrasion du substrat, ladite base comportant une cavité qui y est formée, ladite base définissant une surface externe du substrat différente d'une ouverture de cavité ; positionnement d'un deuxième mélange contenant un matériau de matrice, un liant et un matériau adhésif dans une autre cavité d'un autre moule pour former une âme présentant une ductilité supérieure à celle de la base du substrat ;

assemblage de ladite base et de ladite âme, ladite âme s'étendant dans pratiquement la majeure partie de ladite base, ladite âme étant configurée et agencée dans ladite cavité de sorte à absorber un impact exercé sur une table de coupe positionnée directement au-dessus d'une extrémité de ladite âme ; et assemblage par fixation de ladite base et de ladite âme.

60. Procédé selon la revendication 59, dans lequel ladite étape de fixation est constituée par une étape de frittage.

61. Procédé selon la revendication 59, dans lequel ladite étape de fixation est constituée par une étape de compression isostatique à chaud.

62. Procédé selon la revendication 59, comprenant en outre l'étape de fixation d'une table de coupe superabrasive sur une surface exposée de ladite âme.

63. Procédé selon la revendication 62, dans lequel ladite étape de fixation de ladite table de coupe superabrasive englobe l'étape de fabrication de ladite table de coupe superabrasive sur ladite surface exposée.

64. Procédé selon la revendication 62, dans lequel ladite étape de fixation de ladite base et de ladite âme et ladite étape de fixation de ladite table de coupe superabrasive sont effectuées de manière pratiquement simultanée.

65. Procédé de fabrication d'un substrat, comprenant les étapes ci-dessous : formation d'une gaine externe résistante à l'érosion et à l'abrasion du substrat à partir d'un premier mélange comprenant un matériau de matrice et un matériau liant, ladite gaine externe comportant une cavité qui y est formée, s'étendant sur une distance majeure dans ladite gaine externe, ladite gaine externe définissant en outre une surface externe du substrat différente d'une ouverture de cavité ;

positionnement d'un deuxième mélange comprenant un matériau de matrice et un matériau de liant dans la cavité de ladite gaine externe pour former une âme présentant une ductilité supérieure à celle de la gaine externe, ladite âme étant configurée et agencée dans ladite cavité de sorte à absorber un impact exercé sur une table de coupe positionnée directement au-dessus d'une extrémité de ladite âme ; et assemblage par fixation de ladite gaine externe et de ladite âme. <Desc/Clms Page number 20> 66. Procédé selon la revendication 65, dans lequel ladite étape de formation comprend l'étape d'addition d'un matériau adhésif dans ledit premier mélange pour préformer ladite EMI20.1 gaine externe. c 67.

Procédé selon la revendication 65, dans lequel ladite étape de fixation comprend l'étape de frittage de ladite gaine externe et dudit deuxième mélange.

Zn 68. Procédé selon la revendication 65, comprenant en outre la fixation d'une table de coupe superabrasive sur une surface exposée de ladite âme.

69. Procédé selon la revendication 68, dans lequel ladite étape de fixation de ladite table de coupe superabrasive englobe l'étape de fabrication de ladite table de coupe superabrasive sur ladite surface exposée.

70. Procédé selon la revendication 68, dans lequel ladite étape de fixation de ladite gaine externe et de ladite âme et ladite étape de fixation de ladite table de coupe superabrasive sont effectuées de manière pratiquement simultanée.