JPH0581714B2 - - Google Patents

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JPH0581714B2
JPH0581714B2 JP1737991A JP1737991A JPH0581714B2 JP H0581714 B2 JPH0581714 B2 JP H0581714B2 JP 1737991 A JP1737991 A JP 1737991A JP 1737991 A JP1737991 A JP 1737991A JP H0581714 B2 JPH0581714 B2 JP H0581714B2
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JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
diamond
bit
blade
base material
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP1737991A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04213691A (ja
Inventor
Shuji Yatsu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP1737991A priority Critical patent/JPH04213691A/ja
Publication of JPH04213691A publication Critical patent/JPH04213691A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は岩石等の地層に
掘削に用いられるドリルビツトで、焼結ダイヤモ
ンドを刃先に用いるものの新規な構成を開示する
ものである。
【0002】
【従来の技術】 微細なダイヤモンド粒子をCo
等の鉄族金属を結合材としてダイヤモンドが安定
な超高圧、高温下で焼結して得られるダイヤモン
ド焼結体はその優れた耐耗性と強度を生かして切
削工具、伸線ダイス等に用いられている。近年こ
れを岩石を掘削するドリルビツトの刃先として用
いることが検討されているが、この用途に対して
は、未だ充分な成果は得られていないようであ
る。
【0003】 焼結ダイヤモンドのドリルビツトへの
応用例としては米国特許4098362号に示されてい
るように円板状の焼結体を多数ビツトクラウンに
埋め込み岩石を削りとる作用をなす刃部として用
いるものがある。図7はこれに用いられるダイヤ
モンド焼結体の例で1はダイヤモンド焼結体の薄
膜で、2はこれに接合された超硬合金製の母材で
ある。この円板状の焼結体をドリルクラウンの円
周上に多数埋め込んで、ビツトを回転させること
により掘進していく。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 図2はその一
枚の刃の岩石を削りとる作用を模式的に示したも
のである。図中の1,2は図7と同じで、これが
ビツトボデイ3にロウ付け等の方法により固定さ
れている。4は掘削される岩石である。このとき
ダイヤモンド焼結部1には図のσ1,σ2で示した応
力が作用している。ドリルビツトの掘削作用とし
ては超硬合金インサートを使用したトリコーンビ
ツトの場合の如く岩石を圧砕して掘進する作用と
図2の如く削りとる作用を主体とするものがあ
る。
【0005】 この後者の形式で焼結ダイヤモンドを
刃先として用いた場合、刃部の寿命の形態は殆ん
どの場合、図3に示した如くダイヤモンド焼結体
の岩石に当る部分がはくり状の欠損(図の1′1,
2は図7と同じ)を起こすことである。特に砂岩
等の比較的削り易い柔らかい岩石の場合は欠損も
少ないが、火成岩等の中・硬質岩を掘進すると大
部分の刃先が図3の如く欠損してしまう。
【0006】 焼結ダイヤモンドをドリルビツトに使
用する場合、従来は図7の如き円板状の焼結体を
図5に模式的に示した如く、ドリルクラウンの円
周上に多数配置して用いていた。このときの1刃
当りの掘削断面積は図4イに示される如くにな
る。図は同一直径を有する相隣る3枚の刃による
掘削状態を示したもので5で示した第1の刃が通
過後一刃当りの送り量に相当するfだけ突き出し
た第2の刃が6の位置を掘削し、第3の刃が7の
位置を掘削する。第2、第3の刃の掘削断面積は
図示した如く三日月状の領域である。この場合は
掘進方向の刃の先端部(図4イのA)が最も刃に
加わる応力が大となり、図3に示したようなダイ
ヤモンド焼結体部のはくりがこの部分で生じるの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】 本発明はこのよ
うな従来のダイヤモンド焼結体を刃部として用い
たドリルビツトの欠点を解消すべく鋭意研究を重
ねた結果、焼結体の形状と、ビツト上における配
置を工夫することによりこのような欠損を著しく
軽減することに成功したものである。
【0008】 本発明のドリルビツトでは円板状ダイ
ヤモンド焼結体ではなく正六角形状の平面を有す
る焼結体を用いることが特徴である。これは図1
ロに示した如くダイヤモンド焼結体部13及び母
材14からなるもので、正六角形状の平面を有し
ている。これを図6の如くビツトクラウンの円周
上に配置する。このとき120度の頂角をなす刃先
と直線状の刃先とが交互に来るように配置する。
この場合の一刃当たり掘削断面積の状態を示した
ものが図4ロである。
【0009】 即ち円板状焼結体を使用したイの場合
と異なり、掘進方向に直角に直線状の切刃を有す
る第2の刃ではB,B′の領域で主として掘削し
ており、120°の頂角を掘進方向に有する第3の刃
はC,C′,Dの領域で主として掘削していること
が分る。即ちいずれも六角形の2ないし3ヶの
120°の頂角を有する刃先によつて主として掘削が
行なわれる。
【0010】
【作用】 本発明によるドリルビツトの特徴は上
記した如く先ず刃部の掘削に作用する領域が円弧
で形成されておらず、円弧よりは鋭い形状を有し
ていること。これにより岩石に食い込み易く、掘
削応力は減少する。次に主として複数の頂角部で
掘削することにより焼結体刃部の応力が分散され
ることである。これにより中・硬質岩に対しても
充分適用でき、かつ刃先の欠損を大巾に軽減する
ことが可能となつた。
【0011】 従来ドリルビツトに適用されたダイヤ
モンド焼結体が円板状であつたのはその製造上の
理由にもよると考えられる。即ち超高圧・高温装
置を用いて焼結を行なうため装置の超高圧、高温
発生領域を最も有効に利用できる焼結体の形状が
円板状であることによるものと思われる。本発明
の多角形状の平面を有する焼結体の製造に当つて
は大型の超高圧・高温発生装置を用いて大きな円
板状焼結体11を製造し、これを例えば図1イに
示した如くに分割、切断して図1ロの如き多数の
焼結体を得ることができる。この場合も正六角形
状に切断することが最も経済的である。
【0012】 本発明で用いるダイヤモンド焼結体は
500μm以下のダイヤモンド粉末を結合材を用いて
ダイヤモンドが安定な超高圧・高温下で焼結して
製造される。結合材としては鉄族金属、更に周期
律表第4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物、硼
化物、硅化物もしくはこれ等の固溶体または混合
物の他にSiC,B4C等を含んでもよい。ダイヤモ
ンドの含有量は50体積%以上である。それ以下で
はビツト刃先としての耐摩耗性が充分でない。尚
図1ロに示した如く多角形状のダイヤモンド焼結
体部13は同一多角形を有する母材14に接続さ
れている。
【0013】 母材は周期律表の第4a,5a,6a族金
属の炭化物、窒化物等の硬質化合物を鉄族金属で
結合した硬質焼結合金を用いる。尚この母材とダ
イヤモンド焼結体部は超高圧・高温下での焼結時
に直接又は特開昭56−55506号に記載されている
ような中間層を介在して接合する。このようなダ
イヤモンド焼結体を刃部に用いてドリルビツトを
製造するには鋼製のビツトボデイ先頭部にロウ材
を用いて焼結体の母材部をロウ付け接合するか、
予めビツトボデイ先頭部に凹所を設けておき、こ
れに母材部を圧入する等の方法で行なう。
【0014】 又、電子ビーム等の細い高エネルギー
ビームにより母材端部と鋼ビツトボデイを溶解接
合しても良い。刃の数はダイヤモンド焼結体の大
きさ、ビツトの寸法等により適宜選択するが、一
般には合計で4枚以上とする方が好ましい。以下
実施例により具体的に述べる。
【0015】
【実施例】 外接円径133φの正六角形状平面を
有するダイヤモンド焼結体を作成した。ダイヤモ
ンド焼結体部の厚みは0.5mmで、3mmの厚さを有
するWC−12%Co合金からなる母材に焼結体の製
造時に接合されている。この焼結体6ヶを外径65
mmの鋼製のコアビツトボデイにBAg−1相当の
銀ロウを用いて接合した。このときビツトクラウ
ンの先頭部でその軸方向に正六角形の120度の頂
角が一致するように3ヶの焼結体を円周上で120°
間隔に配置した。その中間の位置にビツト軸方向
に直角に正六角形の一辺である直線がくるように
残り3ヶの焼結体を配置した。
【0016】 このコアビツトで一軸圧縮強度1400
Kg/cm2の安山岩を掘削した。ビツト回転数は120
回転/分で、ビツト荷重を一定にして掘進速度を
測定したところ、平均15cm/分で20m掘進可能で
つた。比較の為、同一組成のダイヤモンド焼結体
で図7の如き外径133mmの円板状のものを6ヶ用
いて同一寸法のコアビツトを製作した。試験条件
を同一にして安山岩を掘削したところ平均掘進速
度は10cm/分で、1.6m掘進した時点で3枚の刃
に図3に示したような刃先の欠損が生じた。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のドリルビツトに使用されるダイヤ
モンド焼結体の斜視図である。
【図2】図1の如き焼結体を用いて岩石を掘削す
る状況を模式的に示したものである。
【図3】図1の如き焼結体を使用したドリルビツ
トで生じる欠損の状態を示したものである。
【図4】本発明のドリルビツトの特徴を従来のも
のと比較して説明するための図で相隣る3ヶの刃
による掘削断面積を示す。イは従来のもの、ロは
本発明の場合である。
【図5】ダイヤモンド焼結体のビツトクラウンへ
の配置を説明する従来の例。
【図6】本発明の例を示す。
【図7】本発明で用いるダイヤモンド焼結体の製
造方法を説明するものであり、イは上面図、ロは
斜視図である。
【符号の説明】
1,13……ダイヤモンド焼結体 1′……欠損部 2,14……母材 3……ビツトボデイ 4……岩石 5,8……第1刃 6,9……第2刃 7,10……第3刃 11……円板状焼結体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイヤモンド焼結体部が500μm以
    下のダイヤモンド粉末50体積%以上と 鉄族金属 または鉄族金属と周期律表第4a,5a,6a族金属
    の炭化物、窒化物、硼化物、硅化物、前記化合物
    の固溶体からなる群から選ばれた1種または2種
    以上の化合物 を含有し、母材が周期律表の第4a,5a,6a族金
    属の炭化物、窒化物等の硬質化合物を鉄族金属で
    結合した硬質焼結合金であり、前記ダイヤモンド
    焼結体部が超高圧、高温下で焼結され、かつ前記
    母材と接合されてなる円板状焼結体を正六角形に
    切断してなることを特徴とするダイヤモンド焼結
    体。
JP1737991A 1991-02-08 1991-02-08 ダイヤモンド焼結体 Granted JPH04213691A (ja)

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JP1737991A JPH04213691A (ja) 1991-02-08 1991-02-08 ダイヤモンド焼結体

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JP18195481A Division JPS5883790A (ja) 1981-11-12 1981-11-12 ドリルビット

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JPH04213691A JPH04213691A (ja) 1992-08-04
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