[其他]釬焊復合壓塊工具

無效

• 申請號: 85104732
• 申請日: 1985-06-20
• 公開（公告）號: CN1005696B
• 公開（公告）日: 1989-11-08
• 發明（設計）人: 奈邁耶
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊麗琴

所公開的是包含一種粘結碳化物支撐的復合磨料顆粒壓塊的改進的工具，該壓塊是用一種具有液相線實際上大于７００℃的釬焊填充金屬而被釬焊到一種粘粘碳化物襯底上的，此復合壓塊最好是一個復合的多晶金剛石壓塊。進行釬焊的填充金屬是一種具有液相溫度實際上不大于１００４℃并且具有下列重量成份的釬焊合金：金１８－３９．５％　鎳３．５－１４．５％　鈀２．５－１０．５％　錳７．５－９．０％　銅余量。

本發明涉及結合磨料顆粒壓塊的工具，特別是涉及工具上鑲嵌有這種壓塊的鉆探工具和切削工具及其制造方法。這種磨料顆粒壓塊工具在石油和天然氣開采的鉆頭和采礦方面有特殊的用途。

一種磨料顆粒壓塊是將一種磨料顆粒的多晶體，例如金剛石和（或）立方氮化硼結合在一起形成一個整體的，不易磨損的高強度塊。這樣的組件可以顆粒之間本身自相粘結在一起;或用介于顆粒間的粘結介質粘結在一起，或可由上述二者的結合使顆粒粘結在一起。例如，美國專利3，136，615;3，141，746和3，223，988。這里被稱為復合壓塊的受到支撐的磨料顆粒壓塊是一種粘結在襯底材料，例如粘結的碳化鎢上的磨料顆粒壓塊。這種形式的壓塊在美國專利3，743，489;3，745，623和3，767，371中描述過了。將磨料顆粒壓塊粘到襯底上的粘結工序，可以在形成磨料顆粒壓塊之時;也可在其后進行。

復合壓塊作為鉆頭上的切削元件具有特別的用途。這些壓塊可用各式各樣的工藝直接焊接到鉆頭的頂部。美國專利4，156，329建議把預先鍍錫的包覆金屬的壓塊以爐內焊接方式焊到在鉆頭頂部所形成的凹處。美國專利4，186，628建議;通過把壓塊置于模子中，以粉末填充模子的鉆頭頂部，然后把低溫浸滲釬料倒入模中，以形成含有鑲嵌于其內的壓塊的鉆頭頂部，用這種方法把壓塊切削刀具焊接到鉆頭頂部，美國專利4，098，362提議的鉆頭同后者建議相同，其中，使切削刀具的傾角為10°和25°之間。

另一種選擇方案是，復合壓塊可被焊接在一個延伸的雙頭螺柱上或襯底上，然后把該雙頭螺柱焊接在鉆頭頂部，此雙頭螺柱提供較大的焊接到鉆頭頂部面積，它也提供對磨料壓塊的較大支撐，從而增加其抗沖擊性能，把復合壓塊焊接到雙頭螺柱上有二種形狀：一種是垂直圓柱體形狀，如美國專利4，200，159;和一種是有斜角的形狀，例如美國專利4，265，324。

雖然把一個復合壓塊焊接到雙頭螺柱上或襯底上的好處是明顯的，但在完成實際焊接中還碰到一些問題。特別是注意到：磨料部分是自身粘結的和用金屬浸滲粘結的復合壓塊，如美國專利3，745，623所描述那樣;和市場上以Compax和Syndite商標購到的復合壓塊，如果曝露于超過大約700℃溫度下，易受熱損傷。（這里所用的“自身粘結”是指磨料顆粒直接彼此粘結在一起）這種損傷可認為是由于磨料和金屬相的熱膨脹系數不同所引起的。在高溫也有由于石墨化或氧化所致的顆粒自身遞降分解的危險。這種類型的遞降分解被認為涉及到所有形式的磨料顆粒壓塊。因此，具有小于700℃液相線的釬焊合金，開始時曾被利用于把復合壓塊焊接到雙頭螺柱或襯底上去，可惜，這種低溫釬焊合金由于它們特有的低粘結強度，在市場上僅有有限的適用性。

在把復合壓塊焊接到襯底上去的一個主要突破是由Knemeyer在美國專利4，225，322和4，319，707公布的Knemeyer方法允許使用高溫釬焊合金供焊接復合壓塊到襯底上去，這樣的高溫釬焊合金又提供顯著增大的粘接強度。雖然此Knemeyer方法和裝置允許用高溫釬焊合金，但在選擇一種合適的合金方面產生了困難。例如，Anacoda773填充金屬，最初在Knemeyer專利中被提出，現在認為它同被粘結的碳化物塊有不合要求的作用。

在釬焊材料選擇上的復雜性是由于這樣的事實：該釬焊不僅須適合于把一個復合壓塊支座粘結到一個襯底上去，而且它還須能夠經受隨后加工條件和作業條件。例如，一種普通加工方法包括：首先把釬焊的工具鍍錫，然后將預先鍍錫的工具進行爐內釬焊，使切削件放入一個鉆頭頂部，如美國專利4，156，329那樣（見上）。用現有的釬焊材料所制的釬焊接頭難以經受鍍錫和爐內釬焊這樣的作業。在這些作業中，其粘結強度是特別有限的，因為據信此粘結在初始釬焊作業后，它是處于拉伸應變狀態下。最后，為了在典型的鉆探環境中發揮作用，人們認為此釬焊接頭必須被設計成能經受在氧化氣氛下的高達約400℃的溫度，如當碰到復雜的地層時，它同時還能經受不斷的沖擊負荷。