专利名称：钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有一体式顶部(Vollkopf)的钻头，尤其是用于旋转-凿的工作。
背景技术：
用于建筑业的钻头制有硬质金属的刀刃。硬质金属典型地是烧结的碳化钨，它足 够硬，以便分离岩石和钢筋。在一体式顶部钻头中，整个钻头顶部由硬质金属制成。钻头顶 部在结合区域上与螺旋件连接。在力从螺旋件传递到钻头顶部上和力从钻头顶部传递到螺 旋件上的情况下，结合区域是薄弱处。尤其在钻孔时钻头顶部卡在钢筋中的情况下，钻头顶 部会与螺旋件剪开或转开。钻头的附加的削弱通过在一体式顶部钎焊或熔焊到螺旋件上时的热机械应力产生。
发明内容
本发明的目的在于，将一体式顶部更稳定地固定在钻头的杆部上。按本发明的一方面，钻头包括由硬质金属构成的钻头顶部和由钢构成的杆部，钻 头顶部材料锁合地(materialschlilssig)固定在该杆部上。钻头顶部的底面通过多个凹部 和/或突起而不平，它们的高度最高为钻头顶部的高度的15%优选最高10%。凹部和/或突起中断一体式顶部与杆部的否则平坦的接合。因此可以有效地抑制 裂纹扩展，因为推测裂纹必定在通过不同材料的一个平面中或者必定在一种材料内部在不 同的晶体平面中延伸。从15%的高度起，得不到关于裂纹扩展的相对改善的特性。由硬质 金属构成的钻头顶部的具有许多突起和/或凹部的机械稳定的底面的制造耗费随着突起 和凹部的高度而显著增大。基于良好的裂纹抑制和机械稳定的底面优选在5%至10%的范 围中的高度。突起和凹部优选大于在小于0. 05mm的范围中的典型的表面粗糙度。—种结构设定，所述底面与杆部材料锁合地连接。材料锁合可以通过杆部直接焊 接到钻头顶部上实现。有选择地由辅助材料构成的薄膜或钎焊材料用于连接。一种结构设定，凹部和/或突起的宽高比大于0. 5优选大于0. 75，和/或小于4小 于优选3。宽度明显小于高度的凹部是对于裂纹的小的障碍。突起基本上容易裂开。如果 宽度超过一定的量，那么裂纹无阻碍地沿着在凹部或突起中的无张力的晶体平面扩展。凹 部和/或突起的表面的曲率半径应在任何方向上都大于0. 1mm。棱边或尖端倾向于在裂纹 开始时容易裂开。因此它们不是有效的障碍物。棱锥形的凹部和突起优选在棱边和尖端上 进行倒圆。一种结构设定，凹部和/或突起沿着环形线设置，该环形线以钻头的纵轴线为中 心地延伸。凹部和/或突起可以沿着多个彼此同心地设置的环形线设置。环形线是本身闭 合的线，其形状可以是圆形的或椭圆形的，但不受限于这两种形状。凹部和/或突起本身可 以构成环形的或者沿着线中断。中断的凹部从而由多个单个的凹部组成，它们沿着环形线定向。环形线可以将从钻头顶部的边缘到钻头轴线的径向间距划分成恒定的比例。一种结构设定，凹部和/或突起设置在网格点上。网格点是网格线的交叉点。网 格通过相应平行于两个方向延伸的网格线确定。钻头顶部可以具有两个刀刃并且第一网格 线平行于第一刀刃延伸并且第二网格线平行于第二刀刃延伸。凹部和/或突起可以沿着网 格线中断。一种结构设定，所述底面是锥形的。底面的倾角与钻头顶部的刀刃的倾角可相差 小于20度。平均倾角可确定为从尖端到边缘的切线。材料厚度优选可以在钻头顶部的大 的范围上尤其是在刀刃的平面中恒定地构成。因此可以制造具有高的内部的刚度和稳定性 的钻头顶部。一种结构设定，杆部的面向钻头顶部的表面具有凸形的拱曲部。凸形的拱曲部可 以占据杆部的整个横截面。钻头可以具有带有螺旋的杆部。
下面的描述借助于示例的实施形式和附图解释本发明。其中图1显示钻头；图2显示钻头顶部的横截面；图3显示图1的钻头顶部的底视图；图4显示另一钻头顶部的底视图；图5显示另一钻头顶部的底视图。相同的或功能相同的元件通过在各附图中的相同的附图标记表示，只要不另外说明。
具体实施例方式图1显示钻头10的例子。钻头10包括钻头顶部11和杆部12。杆部12以螺旋的 形式构成。钻头顶部11与杆部12连接在结合区域13上。钻头顶部11由硬质金属构成。硬质金属例如可以选自烧结的碳化钨种类。碳化 钨作为具有例如在0.8至ΙΟμπι范围中的直径的颗粒。粘合材料(例如钴、镍)例如以少 于20%的份额混入。在正面14上，钻头顶部11具有刀刃15、16。优选钻头顶部11具有第一刀刃15和 第二刀刃16，它们彼此倾斜成角度。该角度可在60度至90度的范围中。刀刃15、16可延 伸至尖端18。刀刃15、16相对于钻头顶部11的轴线20的平均倾角19例如位于70度至 90度的范围中。平均倾角19可以通过贴靠到尖端18和边缘上的直线确定。杆部12可以由钢构成。钻头顶部11和杆部12首先分开地制造并且事后彼此连接。在钻头顶部11的制 造工艺中首先由颗粒和粘合材料构成的生坯(Grtoling)压成预定形状，之后烧结该生坯。 杆部12例如可以在切削工艺中或通过辊压进行制造。图2和图3在沿钻头顶部11的轴线20的剖视图中和在钻头顶部11的底面21的 视图中显示钻头顶部11的一种结构。
凹部22可以做到钻头顶部11的底面21中。凹部22占据钻头顶部11的整个横截 面的至少80%。凹部22可以朝钻头顶部11的轴线20圆锥形地延伸。凹部22的锥形圆周 面以在75度至85度的范围中的角度25相对于轴线20倾斜。凹陷的表面26的倾角25可 以类似刀刃15的平均倾角19地选择。倾角的偏差可以小于25%，优选小于20度。钻头顶 部11的厚度29 (沿轴线20测量)优选在离开轴线20的任何距离上基本上都相同，优选至 少在刀刃15、16的区域中如此。在刀刃15、16的范围中的厚度变化小于平均厚度的20%， 优选小于10%。边棱80可以设置在底面21上，该边棱优选完全包围凹部22。边棱80沿钻头顶部 11的外轮廓延伸。边棱80具有内棱边81。内棱边81可以平行于轴线20延伸。但优选棱 边81在相对于轴线20倾斜20度至40度的情况下延伸。边棱的高度82大约在钻头顶部 11的整个高度的10%至20%的范围中。边棱的宽度83大约在钻头顶部11的直径的5% 至10%的范围中。在凹陷的表面26上构成环形突起30。突起30绕钻头顶部11的轴线20同心地设 置。突起30和钻头顶部11优选由相同的材料构成。突起30可以在烧结生坯之前压入到 底面21中。突起30优选具有大致半圆形的横截面。突起30的高度可以在0. Imm与2mm之间 的范围中。突起30的高度可以直至为钻头顶部11的高度28的15%。突起30的宽度相应 地优选在0. 2mm至4. Omm的范围中。突起30优选没有棱边，突起的曲率半径优选在任何方 向上都大于0.1mm。拱顶形的突起32可以设置在钻头顶部11的轴线20上。拱顶形的突 起32优选具有与突起30相似的高度，即在0. 05mm至0. 5mm的范围中。该突起32的直径 例如可以在2mm至4mm之间。突起31也可以沿圆线中断，例如在图3中描述的。尤其开口可以沿圆线设置在刀 刃15、16和轴线20的平面中。图4显示具有突起35的底面34的一种变形方案。突起35是环形的。突起35的 轮廓跟随钻头顶部11的星形的几何图形。突起35与钻头顶部11的轴线20的径向距离在 刀刃15的角度区域36中比在其它的区域中大。轴线20到钻头顶部11的边缘的径向距离 通过突起35在任何角度方向上分成两个区段70、71，所述两个区段具有固定的相对长度比 例。在轴线20的区域中可以设置星形的突起37，其横截面例如具有与钻头顶部的圆周一 样的形状。突起35可以沿其线多次中断。尤其突起35可以沿平行于刀刃15、16的轴线中 断。图5显示具有许多突起40的底面38的一种变形方案。各突起设置在网格41的 交叉点上。网格41的线优选平行于钻头顶部的第一刀刃15或第二刀刃16。在描述的实施 例中第一刀刃15和第二刀刃16彼此垂直。在钻头顶部11的其它的几何形状中各刀刃以 在60度至90度的范围中的角度延伸。突起40限定在网格41的两个方向中。沿最大尺寸即在刀刃15、16的平面中至少 设置十个离散的突起40。在焊接过程之后的内部的热机械应力可通过突起40减小。在此 显示，大量的突起40比少量的和为此较大的突起起更有利的作用。在进入到小应力区域中 的裂纹必须做较大的功，以便穿过结合区域。突起40取代设置在网格41上也可以沿径向延伸的线设置在钻头顶部11的底面上。突起40可以沿径向线多次中断或者在整个长度上延伸。
取代由底面设置突出的突起，凹部也可以沉入到底面中。
权利要求
钻头(10)，该钻头包括由硬质金属构成的钻头顶部(15)和由钢构成的杆部(12)，钻头顶部(15)以其底面(21)材料锁合地固定在杆部(12)上，其特征在于所述底面(21)设有多个凹部和/或多个突起(30)，所述凹部和/或突起的高度最高为钻头顶部(15)的高度(28)的15％。
2.按权利要求1所述的钻头，其特征在于钻头顶部(15)材料锁合地接合在杆部(12)上。
3.按权利要求1或2所述的钻头，其特征在于所述凹部和/或突起(30)的宽高比在 0. 5与4之间。
4.按上述权利要求任一项所述的钻头，其特征在于所述凹部和/或突起(30)的表面 的曲率半径在每个方向上都大于0. 1mm。
5.按上述权利要求任一项所述的钻头，其特征在于所述凹部和/或突起(30)沿着环 形线设置，该环形线以钻头的纵轴线为中心地延伸。
6.按权利要求5所述的钻头，其特征在于所述凹部和/或突起(30)沿着多个彼此同 心地设置的环形线设置。
7.按权利要求5或6所述的钻头，其特征在于环形线将从钻头顶部(15)的边缘到钻 头轴线的径向间距以恒定的比例划分。
8.按权利要求1至4任一项所述的钻头，其特征在于所述凹部和/或突起(30)设置 在网格点上。
9.按权利要求8所述的钻头，其特征在于所述凹部和/或突起(30)沿网格线中断。
10.按权利要求8或9所述的钻头，其特征在于钻头顶部(15)具有两个刀刃并且第 一网格线平行于第一刀刃延伸并且第二网格线平行于第二刀刃延伸。
11.按权利要求1至4任一项所述的钻头，其特征在于所述凹部和/或突起(30)沿 着相对于钻头轴线成径向地延伸的线设置。
12.按上述权利要求任一项所述的钻头，其特征在于所述底面(21)是锥形的。
13.按权利要求12所述的钻头，其特征在于所述底面(21)的倾角与钻头顶部(15)的 刀刃的倾角相差小于20度。
14.按上述权利要求任一项所述的钻头，其特征在于杆部(12)的面向钻头顶部(15) 的表面具有凸形的拱曲部。
15.按上述权利要求任一项所述的钻头，其特征在于所述凸形的拱曲部占据杆部 (12)的整个横截面的至少80%。
全文摘要
本发明涉及一种钻头，其包括由硬质金属构成的钻头顶部和由钢构成的杆部，钻头顶部材料锁合地固定在该杆部上。钻头顶部的底面通过多个凹部和/或多个突起构成，它们的高度最高为钻头顶部的高度的15％优选最高10％。
文档编号B28D1/14GK101890522SQ20101018299
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月18日 优先权日2009年5月20日
发明者G·多马尼, J·阿拉尔特, R·福塞尔, S·默泽莱 申请人:喜利得股份公司