JPH0913863A - ダイヤモンドビットおよびその製造方法 - Google Patents

ダイヤモンドビットおよびその製造方法

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JPH0913863A
JPH0913863A JP16230595A JP16230595A JPH0913863A JP H0913863 A JPH0913863 A JP H0913863A JP 16230595 A JP16230595 A JP 16230595A JP 16230595 A JP16230595 A JP 16230595A JP H0913863 A JPH0913863 A JP H0913863A
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JP
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shank
sintering
diamond
matrix
diamond bit
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JP16230595A
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Toshihiko Sato
寿彦 佐藤
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Tone KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産効率と生産精度が著しく向上するダイヤ
モンドビットの製造。 【構成】 ダイヤモンドビット1は、マトリックス2を
形成した焼結用シャンク3とシャンク5とを、アモルフ
ァス金属溶接により接合部6で一体化して構成する。即
ち、短鋼管12をダイヤモンド及び金属粉末の混合材1
1の上に載置し、熱間プレスによりバインダ合金13を
混合材11中に溶融浸透させ、マトリックス2の焼結し
た焼結用シャンク3を製造し、これと所定の加工処理を
したシャンク5との間に、アモルファスシート15を介
在させ、高周波炉加熱コイル16による加熱下で押圧し
て焼結用シャンク3とシャンク5とを接合一体化させ
る。 【効果】 シャンク材を分割して短くでき、マトリック
ス焼結が一時に多数処理でき、後加工が簡単で、また接
合部の熱影響が少なく、材料の強化が可能であり、しか
も製造時間を短縮でき、生産効率を著しく向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンドビットとそ
の製造方法に係り、特にボーリングロッドの先端に接続
して地盤岩石等を掘削するのに好適なダイヤモンドビッ
トとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のダイヤモンドビットの製造方法
は、鋼管の先端部にダイヤモンド刃先部を焼結接合加工
したのち、ネジ切り等の機械加工を行ってダイヤモンド
ビットを製造していた。この鋼管をシャンクと称し、ダ
イヤモンド刃先部をマトリックスと称する。シャンク先
端にマトリックスの形成されたビット先端部は、まず黒
鉛モールドにダイヤモンドおよび金属粉末を充填し、そ
の上にシャンクを形成する鋼管をおく。そして黒鉛モー
ルド上の鋼管の外周および内周にバインダ合金を置き、
若干のフラックスともに炉中で加熱してバインダ合金を
溶融し、金属粉末中に浸透させ、冷却固化させてビット
先端部を形成する。
【0003】ダイヤモンドビットには、切刃部の表面に
ダイヤモンド粒を植え込んだサーフェイスセット型と、
ダイヤモンドの粉末を金属粉末と混合し焼結して切刃部
を形成したインプリグネーテッド型とがあり、それぞれ
掘削する対象や条件により適宜使いわけるが、一般にビ
ットに対して衝撃荷重の大きい岩盤等の掘削には、イン
プリグネーテッド型を使用することが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、金属粉末の充填時、およびバインダ浸透後
に鋼管のプレスをかけて、鋼管の位置の修正をするが、
バインダ合金が10ないし30%程度、余分に付着する
ことと、熱間加工することから必ず芯部のずれがおき、
初めにネジ加工したシャンク(完成シャンク)を用いて
製造することは不可能である。ビット先端を浸透焼結し
たのちに機械加工せざるをえなかった。
【0005】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、ビット先端の熱加工によってシャンク部
に生じる悪影響を防止し、生産効率の著しく向上したダ
イヤモンドビットおよびその製造方法を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、シャンク材の先端にマトリックスの形成さ
れたダイヤモンドビットにおいて、前記シャンク材は、
前記マトリックスの形成された焼結用シャンクと、前記
焼結用シャンクに任意の位置で接合されるシャンクとか
ら構成されていることを特徴とするものである。
【0007】また、前記マトリックスは、ダイヤモンド
および金属粉末が浸透焼結法によって形成され、ダイヤ
モンドおよび金属粉末を混合焼結して切刃部を形成した
インプリグネーテッド型のものであることを特徴とし、
また、前記マトリックスは、切刃部の表面にダイヤモン
ド粒を植え込んだサーフェイスセット型のものとするこ
ともできる。そして、前記焼結用シャンクと前記シャン
クとは、アモルファス金属で接合されていることを特徴
とするものである。
【0008】また、上記目的は、シャンク材の先端部に
マトリックスを形成するダイヤモンドビットの製造方法
において、前記シャンク材を、前記マトリックスを形成
する焼結用シャンクと、前記焼結用シャンクを接合する
シャンクとから構成することを特徴とするダイヤモンド
ビットの製造方法により達成される。
【0009】
【作用】上記構成によれば、サーフェイスセット型およ
びインプリグネーテッド型のダイヤモンドビットにおい
て、従来のシャンク部を、焼結用シャンクおよびシャン
クから構成することにより、焼結用シャンクのマトリッ
クス形成と、リーミングシェル等を介してボーリングロ
ッドに連結するためのシャンクのネジ切り加工等を、別
々に同時加工することが可能となり、生産能率を著しく
向上させることができる。また、別々の加工とすること
により、焼結用シャンクの加工時の熱によって従来のシ
ャンク材に及ぼされる悪影響を防止できる。
【0010】すなわち、ビット先端部は従来法のシャン
ク部を可能な限り短くして焼結用シャンクとし、焼結後
余分の部分を旋盤加工して切削除去する。一方、先端部
とは別にネジ切り加工等を行った鋼管(シャンク)と、
前記焼結用シャンクとの間にアモルファス金属を挾み、
高周波誘導加熱炉で加熱加工してアモルファス金属を溶
融し、ビット先端の鋼部およびシャンク鋼部に拡散接合
する。こうして余分のロウ剤を出さずに、また局部加熱
によりビット先端およびシャンク部のネジ加工部を変形
させることなく、ダイヤモンドビットを製造することが
可能である。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。図1は、本発明のダイヤモンドビットのインプ
リグネーテッド型の一実施例を示す斜視図である。図1
に示すように、本実施例のダイヤモンドビット1は、マ
トリックス2の形成された焼結用シャンク3と、ネジ4
の形成されたシャンク5とを、アモルファス金属溶接に
より、接合部6で一体化して構成されている。焼結用シ
ャンク3には、掘削熱の冷却や切粉の排出をよくするた
めに、掘削時に水を流す水溝7が形成されている。な
お、ネジ4は接合後にネジ加工してもよく、また、内周
のメネジではなく外周に形成するオネジでもよいことは
もちろんである。
【0012】図2および図3は、本発明のダイヤモンド
ビットの製造方法の一実施例を説明するための図であ
る。図2に示すように、黒鉛モールド10に、ダイヤモ
ンドおよび金属粉末の混合材11を充填し、その上に焼
結用シャンクを形成する鋼管12を載置し、鋼管12の
周りにはバインダ合金13を配置し、プレス板14を押
圧する熱間プレスによって、バインダ合金13が溶融し
てダイヤモンドおよび金属粉末の混合材11中に浸透
し、鋼管12の先端に混合材11が焼結して、図1に示
すような、マトリックス2の形成された焼結用シャンク
3が製造される。
【0013】次いで、図3に示すように、マトリックス
2の形成された焼結用シャンク3と、ネジ切り等の所定
の加工処理がなされたシャンク5との間に、アモルファ
スシート15を介在させ、高周波炉加熱コイル16によ
る加熱下で押圧することにより、焼結用シャンク3とシ
ャンク5とが接合し、一体化したダイヤモンドビット1
が製造される。
【0014】本実施例における各部の構成例として、マ
トリックスは、40〜50メッシュ、ダイヤモンド集中
度が約40%の人造ダイヤモンドと、金属粉末としての
5μのタングステン粉末と、バインダとしてのCu50
%−Zn40%−Ni10%合金とから構成されてい
る。また、シャンク材としては、マトリックスを形成す
る焼結用シャンクの鋼管に、機械構造用炭素鋼管(ST
KM16A)を採用し、シャンクには、構造用合金鋼で
あるクロムモリブデン鋼(SCM435)を使用してい
る。そして、二つの鋼管、すなわち、焼結用シャンクと
シャンクとの接合材にはアモルファス金属(Ni−C−
Si−Fe−B)シートを採用している。
【0015】ここで、マトリックス合金に使用する金属
粉末の例としては、タングステン(W)、タングステン
カーバイト(WC)、コバルト(Co)、ニッケル(N
i)等の金属粉末の一種またはこれらの組み合わせたも
のが用いられ、また、バインダ合金としては、銅基合
金、Cu−Ni−Mn系合金、Cu−Ni−Zn系合金
等がある。また、焼結用シャンクとシャンクとの接合
は、アモルファス合金溶接以外にも、アーク溶接、臘接
合、回転摩擦溶接等が可能である。
【0016】図4は、本発明の他の実施例を示す斜視図
で、本発明の製造方法をサーフェイスセット型ダイヤモ
ンドビットに適用した例である。本実施例のダイヤモン
ドビット20が、図1のインプリグネーテッド型の実施
例と相違するところは、焼結用シャンク21に形成され
たマトリックス22が、マトリックス合金23の表面に
ダイヤモンド粒24を植え込んで形成されていることで
ある。このマトリックス22の形成された焼結用シャン
ク21とシャンク25とを、図1の実施例と同様に、接
合部6にアモルファス合金を介在させて接合し、一体化
させてダイヤモンドビット20を製造したものである。
その他の構成は図1の実施例と同様である。
【0017】図5は、本発明のダイヤモンドビットのイ
ンプリグネーテッド型の実施例をボーリングロッドに装
着した例を示す一部断面外観図である。図5に示すよう
に、アモルファス金属接合30のされた本発明のダイヤ
モンドビット1は、側面切削や振動防止のためのリーミ
ングシェル31を介してボーリングロッド32の先端部
に接続され、また、ビット内部には掘削した岩石等を採
取するために、コアリフターケース33内にコアリフタ
ーリング34が設けられている。
【0018】このように、従来のシャンク材を焼結用シ
ャンクとシャンクに分割して製造することにより、以下
のような極めて顕著な効果がある。 (1)シャンク材を分割して短くできるので、マトリッ
クスの焼結を一時に数量多く処理できる。
【0019】(2)マトリックス焼結後の後加工が簡単
である。
【0020】(3)焼結用シャンクとシャンクとを別々
に加工できるので、製造時間を短縮できる。
【0021】(4)アモルファス金属溶接なので、接合
部の熱影響が少なく、強度の低下が押さえられる。
【0022】(5)シャンクに熱処理材が使用でき、材
料の強化が可能である。
【0023】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、焼結用シ
ャンクとシャンクとを別々に加工することにより、ビッ
ト先端の熱加工によってシャンク部に生じる悪影響が防
止されるとともに、ダイヤモンドビットの生産効率を著
しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のダイヤモンドビットのインプ
リグネーテッド型の一実施例を示す斜視図である。
【図2】図2は、本発明のダイヤモンドビットの製造方
法の一実施例の説明図である。
【図3】図3は、本発明のダイヤモンドビットの製造方
法の一実施例の説明図である。
【図4】図4は、本発明の他の実施例を示す斜視図であ
る。
【図5】図5は、本発明のインプリグネーテッド型実施
例をボーリングロッドに装着した例を示す一部断面外観
図である。
【符号の説明】
1 ダイヤモンドビット 2 マトリックス 3 焼結用シャンク 4 ネジ 5 シャンク 6 接合部 7 水溝 10 黒鉛モールド 11 混合材 12 鋼管 13 バインダ合金 14 プレス板 15 アモルファスシート 16 高周波炉加熱コイル 20 ダイヤモンドビット 21 焼結用シャンク 22 マトリックス 23 マトリックス合金 24 ダイヤモンド粒 25 シャンク 30 アモルファス金属接合 31 リーミングシェル 32 ボーリングロッド 33 コアリフターケース 34 コアリフターリング

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シャンク材の先端にマトリックスの形成
    されたダイヤモンドビットにおいて、前記シャンク材
    は、前記マトリックスの形成された焼結用シャンクと、
    前記焼結用シャンクに任意の位置で接合されるシャンク
    とから構成されていることを特徴とするダイヤモンドビ
    ット。
  2. 【請求項2】 前記マトリックスは、ダイヤモンドおよ
    び金属粉末が浸透焼結法によって形成されていることを
    特徴とする請求項1記載のダイヤモンドビット。
  3. 【請求項3】 前記マトリックスは、ダイヤモンドおよ
    び金属粉末を混合焼結して切刃部を形成したインプリグ
    ネーテッド型のものであることを特徴とする請求項1記
    載のダイヤモンドビット。
  4. 【請求項4】 前記マトリックスは、切刃部の表面にダ
    イヤモンド粒を植え込んだサーフェイスセット型のもの
    であることを特徴とする請求項1記載のダイヤモンドビ
    ット。
  5. 【請求項5】 前記焼結用シャンクと前記シャンクと
    は、アモルファス金属で接合されていることを特徴とす
    る請求項1記載のダイヤモンドビット。
  6. 【請求項6】 シャンク材の先端部にマトリックスを形
    成するダイヤモンドビットの製造方法において、前記シ
    ャンク材を、前記マトリックスを形成する焼結用シャン
    クと、前記焼結用シャンクを接合するシャンクとから構
    成することを特徴とするダイヤモンドビットの製造方
    法。
  7. 【請求項7】 前記マトリックスを、ダイヤモンドおよ
    び金属粉末をバインダーによる浸透焼結法によって形成
    することを特徴とする請求項6記載のダイヤモンドビッ
    トの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記マトリックスは、ダイヤモンドおよ
    び金属粉末を混合焼結してインプリグネーテッド型の切
    刃部を形成することを特徴とする請求項6記載のダイヤ
    モンドビットの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記マトリックスは、表面にダイヤモン
    ド粒を植え込んだサーフェイスセット型の切刃部を形成
    することを特徴とする請求項6記載のダイヤモンドビッ
    トの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記焼結用シャンクと前記シャンクと
    を、アモルファス金属で接合することを特徴とする請求
    項6記載のダイヤモンドビットの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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