包含超硬平面的冲击表面的挖掘工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及一种用于挖掘工具的超硬的冲击构件，包含该挖掘工具的组件以及制造该挖掘工具的方法，特别但非排除性地用于道路铣刨或采矿。
【背景技术】
[0002]公开号为W0/2008/105915的国际专利申请公开了一种高度抗冲击工具，其具有在非平面的界面上粘接到硬质合金基底上的超硬材料。在该界面上，该基底具有自基底的圆柱形边缘开始到形成在基底上的抬高的平台式中间区域结束的锥形表面。该超硬材料具有突出的几何形状，其具有1.27到3.17mm半径的锋利的尖端。该超硬材料从尖端到基底的平台式中间区域具有2.54到12.7_的厚度。在其他实施例中，该基底可以具有非平面的界面。
[0003]公开号为W0/2010/083015的国际专利申请公开了一种非旋转式采矿刀具挖掘器，包含具有非圆形截面的轴部，包含远离轴部的尖端区域的头部，将轴部从头部分开的肩部，以及安装在尖端区域的前端的切割插入部。该切割插入部包括由碳化钨形成的主体以及由超硬材料形成的元件，其中超硬材料形成的元件被恪接到主体上，以及其中至少由超硬材料形成的元件的第一表面的至少一部分被暴露在切割刀片的切割面上。
[0004]申请号为2170843A的英国专利申请公开了一种用于铣刨机的切割工具，其包含具有适于安装进例如滚筒表面的表面的一端和一个相对工作端的保持支架，以及粘接到支架的工作端并展示了磨料压块(abrasive compact)的工作表面的刀片，磨料压块的工作表面提供了工具的切割边缘。粘接刀片的该支架的工作端整体处于压缩工作面的后方。
[0005]存在对一种具有高抗磨损性能及抗断裂性能的超硬尖端的挖掘工具的需求。
【发明内容】
[0006]从第一方面看，提供了一种连接到挖掘主体的冲击构件，该冲击构件包含不可移动地附接到挖掘主体的冲击构件，该冲击构件包含冲击结构；其中该冲击结构包含超硬材料并限定了平面的冲击表面，该冲击表面限定了切割边缘，其包括在冲击表面的平面上的尖端(apex);其中与切割边缘相邻的冲击结构的至少近端体积的厚度为至少大约2_、至少2.5_、至少3_或至少4_，该厚度为自冲击表面到冲击结构的相对边界的厚度。
[0007]冲击构件和挖掘工具的各种结合及设置通过说明书可以进行设想，以下为其非限定和非排除性的示例，其可以用于一个或多个的相互组合中。
[0008]在一些示例设置中，近端体积的厚度可以为基本上沿着整个切割边缘的至少大约2_、至少2.5_、至少3mm或至少4_。在一些示例的设置中，近端体积或整个冲击结构的厚度可以为至多大约8mm、至多大约6mm、或至多大约4mm。
[0009]在一些示例的设置中，该冲击结构可以为层的形式，其包含超硬材料，其可以被结合到基底上，该层具有至少2mm、至少2.5mm、至少3mm或至少4mm的平均厚度。在一些示例的设置中，该冲击结构可以为结合到硬质合金基底的层的形式。
[0010]在一些示例的结构中，近端体积的厚度可以基本上大于远离切割边缘的冲击结构的远端体积的厚度。
[0011]在一些示例的设置中，该近端体积可以在平行于冲击表面的方向上从切割边缘延伸至少大约2_或至少大约4_，或该近端体积可以从切割边缘延伸到冲击表面的相对边缘。
[0012]在一些示例的设置中，该切割边缘可以为辐射形式或倒棱形式的。
[0013]该冲击构件和挖掘主体可以被配置以使该切割边缘从挖掘主体的近端部突出，因此被有效地暴露以将主体切割分解。在一些示例设置中，该挖掘主体可以在远端包含轴部，其被配置为附接到安装在驱动装置上的基座。
[0014]在一些示例的设置中，该切割边缘可以包括自尖端分叉的基本直线的相对边缘节段(或部分)。在各种示例的设置中，该尖端可以在冲击表面的平面上是弓形，基本上突出的或基本上直线的(在直线尖端中，点的线将自挖掘主体基本等距的突出)。
[0015]在一些示例设置中，切割边缘的相对端部可以直接分隔第一距离和在端部之间的切割边缘的长度为第二距离；该冲击构件被配置以便第二距离与第一距离的比例为至少大约1.05和或至多大约1.5。
[0016]在一些示例的设置中，该超硬材料可以包含多晶金刚石(P⑶)材料、聚晶立方氮化硼(PCBN)材料或碳化娃粘结金刚石(SCD)材料，或由上述材料组成。
[0017]在一些示例的设置中，该冲击构件可以包含P⑶材料，其至少一个区域与切割边缘相邻，该切割边缘包含在包含于PCD材料中的金刚石颗粒之间的空隙(举例来说，填充材料可以通过酸浸的方式移除)。在区域中的该PCD材料在每百份填充材料中包含小于大约2的重量份。
[0018]在一些示例的设置中，该冲击结构可以包含P⑶材料，其在与切割边缘相邻的至少一个区域中可以由含有在金刚石颗粒之间的空隙中的填充材料的PCD材料组成，填充材料的含量大于在该区域中PCD材料的5重量百分比。举例来说，该填充材料可以包含金刚石的催化剂材料，诸如钴。
[0019]在一些示例性的设置中，该冲击结构可以基本上由单一等级的P⑶组成，或其可以包含以各种方式例如以层或迭片设置的多个PCD等级。举例来说，该冲击结构可以包含多个等级的PCD材料，其以分层的结构作为层来设置，相邻的层通过金刚石颗粒之间的内生长直接相互粘接(例如，通过金刚石颗粒的直接的内粘接)。
[0020]在一些示例的设置中，该基底可以包含中间基底体积以及远端体积，该中间基底体积在超硬结构和远端基底体积间设置。该中间基底体积可以包含中间材料，其具有超硬材料的至少百分之六十的平均杨氏模量。
[0021]在一些示例的设置中，该冲击构件可以被非移动地附接到挖掘主体上以及该挖掘工具可以被配置用于非旋转地安装到共同配置的载体装置上。
[0022]该挖掘工具可以用于道路铣刨或采矿装置。
[0023]从第二方面看，提供一种组件，其包含根据本公开的挖掘工具以及载体装置，该挖掘工具和该载体装置共同地被配置成该挖掘工具可以非旋转地附接到载体装置上。该载体装置可以包含用于道路铣刨或采矿装置的滚筒。
[0024]从第三方面看，提供了一种根据本公开的制造挖掘工具的方法，该方法包括提供一种诸如盘面(disc)的构造，包含一层结合到基底上的超硬材料，该超硬材料限定了盘面的基本平面的表面；该层包括至少一个区域，其中从平面表面到该层的相对边界的层的厚度为至少大约2_ ;从该构造进行节段(segment)的切割，该段具有由超硬材料限定的基本平面的节段表面，该节段表面限定了包含在节段表面的平面上的尖端的边缘；该节段从该构造上切割以使该尖端从该区域中切割并且与该尖端相邻的超硬材料的近端体积的厚度为至少大约2_ ;加工该节段以提供该冲击构件，其中该切割边缘由节段的边缘形成；以及将该冲击构件附接到挖掘主体以使该冲击构件不能相对该挖掘主体移动。
[0025]在一些示例中，该方法可以包括从该构造上切割多个节段以及加工该节段以提供多个冲击构件。
[0026]在一些示例中，该超硬材料可以包含P⑶材料，以及在一些示例中，该超硬材料的层可以具有至少大约2mm、至少2.5mm、至少大约3mm或至少大约4mm的平均厚度。该超硬材料层的厚度可以为至多大约8mm、至多大约6mm或至多大约4mm。
[0027]在一些示例的设置中，该超硬材料可以包含多晶金刚石(PCD)材料、聚晶立方氮化硼(PCBN)材料或碳化娃粘结金刚石(SCD)材料，或由上述材料组成。
[0028]在一些示例中，该方法可以包括提供一种聚合体，其包含多个金刚石颗粒以及一种用于促进金刚石颗粒内生长的催化剂材料源，将聚合体形成为预烧结结构以及使预烧结结构经受压力和温度，其中该金刚石颗粒在催化剂材料存在的情况下能够内生长以提供包含多晶金刚石材料的构造。
[0029]在各种示例中，催化剂材料源可以处于以聚合体中分布的颗粒的形式，如混合粉末、或以涂覆在金刚石颗粒上的形式或附接到金刚石颗粒上的颗粒的形式。