位于钻地工具的不同区域中的浸出至不同深度的切削元件和相关方法_4

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138,所述部分具有在如上所述的关于图3和5的第一部分140和154的任何构造。据此,聚晶台132C可包括从其中基本上完全去除催化剂材料138的第一部分158和保留催化剂材料138的第二部分160。例如可通过浸出(例如通过将聚晶台132C的第一部分158浸渍在浸出剂例如王水中)或者本领域中已知的其它催化剂去除技术来实现催化剂材料138的去除。
[0044]第三深度D3可以介于第一深度D1和第二深度D2之间。对于位于钻地工具100 (参见图1和2)的不同区域124、126和128(参见图2)内的不同切削元件116A、116B和116C来说,例如可以通过如上所述的关于图5的任何方法来实现将催化剂材料138去除至不同深度Dp队和D 3o第三深度D3可以介于第一深度D i和第二深度D 2之间,并且例如大于约25%,大于约40%,约50%,小于约60%或者小于约75%的聚晶台132C的整个厚度T。更特别地,第三深度队可以介于第一深度D i和第二深度D 2之间,并且可以是约50 μ m或更大,约75 μ m或更大,约100 μ m,约125 μ m或更小,约150 μ m或更小,约250 μ m或更小,或者约500 μ m或更小。第一深度D1与第三深度D3与第二深度D2的比值(D1 = D3 = D2)可以是约1:1.5:2,约 1:2.5:5,约 1:5:10,约 1:10:25,约 1:25:50 或者约 1:50:100。
[0045]一起参见图2至7,在一些实施方案中,锥部区域124内的每个切削元件116A可使催化剂材料138从其聚晶台132A去除至相同的深度D1,鼻部区域128内的每个切削元件116C可使催化剂材料138从其聚晶台132C去除至相同的深度D3,并且肩部区域126内的每个切削元件116B可使催化剂材料138从其聚晶台132B去除至相同的深度D2,并且深度随着旋转轴112与区域124、128和126的距离而增加。在其它实施方案中,深度甚至可随着在区域124、128和126内与旋转轴112的距离而增加,从而使得给定区域124、128和126内的单独的切削元件116A、116C和116B可使催化剂材料138从其聚晶台132A,132C和132B去除至不同深度Dp D#PD2。例如,随着与旋转轴112距离的增加,深度可以线性地、指数地或者根据Solow增长曲线增加。在另外的其它实施方案中,催化剂去除的深度可以不和与旋转轴112的距离有任何关系。
[0046]通过从位于不同区域124、128和126内的切削元件116A、116C和116B的聚晶台132A、132C和132B将催化剂材料138去除至不同深度Dn 03和D 2,可以较好地调整切削元件116A、116C和116B,以用于在各个区域124、128和126内存在的特定条件。例如,随着催化剂去除深度的增加,切削元件的耐磨性和热稳定性可以提高并且断裂韧性可下降,并且如果位于其中的切削元件116C和116B使催化剂材料138从它们相应的聚晶台132C和132B去除至更深的深度队和D 2,那么可使其中的切削元件经受更大磨料磨损和更高的工作温度的冠部114的区域,例如鼻部区域128和肩部区域126可以具有更长的有用寿命。与之相比,随着催化剂去除深度的下降,切削元件的耐磨性和热稳定性可下降并且断裂韧性可提高,并且如果位于其中的切削元件116A和116C使催化剂材料138从它们相应的聚晶台132A和132C去除至更浅的深度DjPD3,那么可使其中的切削元件经受更小磨料磨损和更低的工作温度的冠部114的区域,例如锥部区域124和鼻部区域128可以具有更长的有用寿命。此外,制造切削元件的时间和成本随着催化剂去除深度的增加而增加,并且如果位于可使其中的切削元件116A和116C经受更小磨料磨损和更低的工作温度的冠部114的区域例如锥部区域124和鼻部区域128内的切削元件116A和116C使催化剂材料138从它们相应的聚晶台132A和132C去除至更浅的深度DjPD3,那么可以更加廉价地制造钻地工具100。
[0047]除了改变从钻地工具100的冠部114上方分布的切削元件116A、116C和116B的聚晶台132A、132C和132B去除催化剂材料138的深度以外,催化剂材料138的去除深度对于不同的钻地工具可改变。例如,从固定于计划在具有较大磨蚀作用的环境(例如砂岩)中使用的钻地工具的切削元件116A、116C和116B的聚晶台132A、132C和132B去除的催化剂材料138的平均深度,可比从固定于计划在具有较小磨蚀作用的环境(例如石灰岩)中使用的钻地工具的切削元件116A、116C和116B的聚晶台132A、132C和132B去除的催化剂材料138的深度更深。这样的变化可能够使钻地工具以更低成本制造,这可能够在以其它方式不会为可盈利的区域中进行开发和制造。
[0048]本公开内容涵盖的其它非限制性的实施方案包括但不限于:
[0049]实施方案1:钻地工具,包含本体,所述本体在其前端处包含冠部,所述冠部包含第一区域和第二区域。与第二区域相比,第一区域位于更接近于本体的旋转轴。位于第一区域中的第一切削元件固定于本体,第一切削元件包含固定于第一基材的第一聚晶台。位于第二区域中的第二切削元件固定于本体,第二切削元件包含固定于第二基材的第二聚晶台。第一聚晶台和第二聚晶台中的每个包含相互结合的超硬材料晶粒。第一聚晶台基本上不含有催化剂材料至第一深度,并且第二聚晶台基本上不含有催化剂材料至更深的第二深度。
[0050]实施方案2:实施方案I的钻地工具,进一步包含在第一区域和第二区域之间插入的第三区域和固定于本体的位于第三区域中的第三切削元件,第三切削元件包含固定于第三基材的第三聚晶台,其中第三聚晶台包含相互结合的超硬材料晶粒,并且其中第三聚晶台基本上不含有催化剂材料至第三深度,所述第三深度介于第一深度和第二深度之间。
[0051]实施方案3:实施方案I或实施方案2的钻地工具,其中第一深度与第二深度的比值为约1:100或更小。
[0052]实施方案4:实施方案I至3任一项的钻地工具,其中第一深度小于约25%的第一聚晶台的整个厚度。
[0053]实施方案5:实施方案I至4任一项的钻地工具,其中第一深度为约100 μ m或更小。
[0054]实施方案6:实施方案5的钻地工具,其中第一深度为约50 μ m或更小。
[0055]实施方案7:实施方案I至6任一项的钻地工具,其中第二深度为约100 μ m或更大。
[0056]实施方案8:实施方案7的钻地工具,其中第二深度为约200 μ m或更大。
[0057]实施方案9:实施方案8的钻地工具,其中第二聚晶台基本上完全不含催化剂材料。
[0058]实施方案10:实施方案I至9任一项的钻地工具,其中第一区域包含在本体旋转轴处及其周围的锥部区域,并且第二区域包含邻近并围绕鼻部区域的肩部区域,鼻部区域邻近并围绕锥部区域。
[0059]实施方案11:实施方案10的钻地工具,其中每个切削元件的每个聚晶台基本上不含有催化剂材料至一定深度,所述深度随着从锥部区域到肩部区域与旋转轴的距离而增加。
[0060]实施方案12:钻地工具,可包含本体,所述本体在其前端处包含冠部。所述冠部可包含在本体的旋转轴处及其周围的锥部区域、邻近并围绕锥部区域的鼻部区域、邻近并围绕鼻部区域的肩部区域和限定邻近并围绕肩部区域的本体外围的量规区域。位于锥部区域中的第一切削元件可固定于本体。第一切削元件可包含固定于第一基材的第一聚晶台。位于肩部区域中的第二切削元件可固定于本体。第二切削元件可包含固定于第二基材的第二聚晶台。第一聚晶台和第二聚晶台中的每个可包含相互结合的超硬材料晶粒。第一聚晶台基本上不含有催化剂材料至第一深度,并且第二聚晶台基本上不含有催化剂材料至更深的第二深度。
[0061]实施方案13:钻地工具,可包含本体,所述本体在其前端处包含冠部。所述冠部可包含在本体的旋转轴处及其周围的锥部区域、邻近并围绕锥部区域的鼻部区域、邻近并围绕鼻部区域的肩部区域和限定邻近并围绕肩部区域的本体外围的量规区域。位于锥部区域、鼻部区域、肩部区域和量规区域中的每个中的切削元件可固定于本体。每个切削元件可包含固定于基材的聚晶台。每个切削元件的聚晶台可包含相互结合的超硬材料晶粒。每个切削元件的每个聚晶台
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