专利名称：含有纤维的嵌有金刚石的切削刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及切削刀具及其使用方法。尤其是，本发明涉及含有纤维的嵌有金刚石的切削刀具。
背景技术：
切削刀具可嵌入金刚石从而用于研磨、抛光或者以其它方式切削普通切削刀具所无法切削的物质。这些切削刀具中用以执行切削作业的部分(或切削刀具的切削部分)通常可由包含粉状金属或坚硬粒状材料，如碳化钨的基体形成。有时，此基体材料会被渗入粘结剂，例如铜合金。最后，这些刀具的切削部分可被嵌有金刚石晶体或一些其它形式的研磨切削介质。当刀具研磨和切削期望的物质时，刀具的切削部分将磨蚀和曝露出金刚石晶体(或其它切削介质)的新层，从而使切削部分于切削过程中始终保持有锐利的表面。任何嵌有金刚石的切削刀具均可连续进行有效地切削直至刀具上嵌有金刚石的部分被完全磨损。此时，刀具将变钝并且必须用新的刀具加以替换。
有些时候，嵌有金刚石的切削刀具会很昂贵并且更换刀具会耗时、提高成本，同时还会有危险。例如，在更换嵌有金刚石的钻芯取样钻头时，需要将整个钻杆柱从已经被钻削的孔洞(钻孔)中移出(或取出)。钻杆的每一部分必须依序地从钻孔中移出。一旦钻头被更换，整个钻杆柱还必须一部分接一部分地进行组装之后再装回到钻孔中。由于钻孔的深度及被钻削物质的特性不同，对于单一钻孔来说上述过程有可能需要重复多次。
同时，传统的嵌有金刚石的切削刀具经常会具有一些能够增加其切削部分的损耗速度的特性，并且因此会增加与软管切削刀具有关的作业成本。首先，切削刀具中的粘结材料与切削介质相比会比较柔软。因此，切削部分会过早地磨蚀并使得金刚石或其它研磨切削介质过早地脱落。其次，切削部分的磨蚀速度会由于在刀具切削表而或者刀具切削部分与被切削物质之间的界面上或其周围润滑不良而增加。最后，传统的嵌入型切削刀具还会因过于耐磨而无法曝露和更新切削部分的层。
发明内容
鉴于以上问题，本发明之目的在于提供一种嵌有金刚石的切削刀具及其制造和使用方法。该切削刀具包含嵌有金刚石的切削部分，该切削部分包含由碳、玻璃、陶瓷、聚合物等制成的纤维。该纤维可为任意形式，其中包含切短纤维与研磨纤维。该纤维也可覆盖有金属、陶瓷或其它可增强性能的涂层。该纤维可用于控制切削部分中基体的抗拉强度及其磨蚀速度从而优化刀具的性能。另外，该纤维还可削弱结构并使更高模数的粘结剂以较低的消耗使用到切削刀具，其中所允许的纤维量将适合于保持切削部分中的金刚石达到期望的时间量。并且当切削部分磨蚀时，该纤维还可增加切削部分表面的润滑性。使用该纤维可使切削刀具使用更长的时间，并且由于无需经常对刀具进行更换，因而使切削刀具更具安全性且更加经济实用。
附图简要说明 参照以下附图，随后的说明书可被更加清楚地加以理解，附图中
图1表示了钻芯取样钻头的示意图； 图2表示了金刚石绳的横截面的示意图； 图3表示了另一金刚石绳的横截面的示意图；以及 图4表示了单独的金刚石绳串珠的横截面的示意图。
结合如下的说明，上述附图表明并解释了本发明以及使用本发明的方法的原理。在上述附图中，为了表示清楚，部件的厚度和结构可能被放大。并且在不同附图中的相同标号代表相同的部件。
具体实施例方式 以下说明将提供详细的描述以便全面理解本发明。尽管不利用这些详细的描述，本领域技术人员也可理解本发明的设备以及制造和使用该设备的有关方法能够得以实现并加以使用。而实际上，该设备及有关方法可被用于相关的已被惯常地应用于产业中的任何系统、部件和/或技术中。例如，对于下面说明所关注的在嵌有金刚石的切削刀具中使用纤维来说，本发明也可同样应用于其它多种切削刀具中，例如可应用于嵌有任何切削介质的切削刀具中，这些切削介质可以是超耐磨材料(例如多晶金刚石)、氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳化钨、立方氮化硼、矾土、加晶种或未加晶种的溶胶凝胶矾土等等以及上述物质的多种组合物。
这里所描述的切削刀具可被用于切削岩石、地下矿物层、陶瓷、地沥青、混凝土及其它硬质材料。这些切削刀具中可包含钻芯取样钻头、刮刀钻头、滚锥钻头、金刚石绳、研磨杯、金刚石刀片、开槽片(tuck pointer)、开槽梳刀(crack chaser)等等。例如，该切削刀具可为任意类型的对地钻头(即钻芯取样钻头、刮刀钻头、滚锥钻头、纳维钻、全孔钻、孔锯、开孔机等等)，金刚石锯片(例如激光焊接刀片、凹形金刚石刀片、分段刀片、连续轮辋刀片、波形取芯刀片、通风取芯刀片等等)，研磨杯(例如单排杯、双排杯、具有T形片段的研磨杯等等)，开槽片(例如三排等等)，开槽梳刀，抛光盘等等。而在一些具体实施例当中，这些切削刀具为钻芯取样钻头及金刚石绳。
用以执行切削作业的部分切削刀具(或刀具的切削部分)包含具有粉状金属或坚硬粒状材料，例如碳化钨或其他任何超耐磨材料的基体。该基体有时可被渗入有粘结剂，例如铜合金或基本等同的物质，并且该基体可被烧结成片段。如同在切削刀具为钻芯取样钻头及金刚石绳的实施例中所详细描述的那样，这些刀具的切削部分还可嵌入有金刚石或一些其他形式的研磨切削介质，并且混合(并且在一些实施例中得以加强)有纤维材料(或纤维)。
图1表示了一个含有纤维的切削刀具，一含有(并且在一些实施例中纤维得以加强)纤维的钻芯取样钻头的实例。如图1所示，该钻头20包含连接至钻杆柱其余部分的第一部分21。该钻头20还可包含用于在钻孔工程中切削期望物质的第二部分22。钻头20的主体具有一外表面和一个其中包含中空部分的内表面。由于具有这样的结构，钻削下来的物质碎块可穿过中空部分并向上进入到与钻头相连的钻杆柱之内，于是可以被收集。
钻头20可为任意尺寸，并因此可用于收集任意尺寸的钻芯取样。当钻头具有任意的周长并且用于去除和收集具有任意期望的直径的钻芯取样时，该钻头的直径常常可为大约1至大约12英寸。同样，当钻头的切口(钻头的外表面半径减去内表而半径)为任意宽度时，该切口宽度通常可为大约1英寸至大约6英寸。
钻头20的第一部分21可由公知技术中任何适当的材料制成。在一些实施例中，该第一部分可由钢或者在粘结剂中以坚硬粒状材料铸造成的基体制成。在一些实施例中，第一部分21可包含夹头端，该夹头端有时被称为间隔部、钻头体或钻柄，其可具有各种用途，其中包括将钻头连接至最近的钻杆柱部分。因此，夹头端可由本领域所公知的结构构成，以便将钻头20连接至任何所期望的钻杆柱部分。
钻芯取样钻头20的第二部分22可包含具有切削元件12的切削部分，该切削元件12具有一切削表面14。切削元件12之间具有一间隔16，因此，如本领域所公知的，在钻孔过程中，钻孔流体可沿着由箭头所表示的路径流动。该钻芯取样钻头的切削部分常被称为钻冠，其可由本领域中公知的任何材料构成。此种类型的钻头(钻芯取样钻头)通常可由钢或粉状金属的基体形成，该粉状金属为坚硬粒状材料，例如碳化钨、钨、铁、钴和/或钼。上述材料随后可被渗入粘结剂，例如铜合金、锌、银、钼、镍、钴或其等同物，并且/或者可被烧结。该钻头的切削部分还可嵌入有任何形式或组合形式的切削介质，例如金刚石晶体。
用于钻头的切削介质可具有任意期望的特性或特性的组合。例如，该切削介质可具有任何的尺寸、形状、粒度、质量、磨度、浓度等等。在一些实施例中，该切削介质可非常小并且可大致上为圆形以使得在钻芯取样钻头所切削的物质上留下高的光洁度。在另一些实施例中，该切削介质可较大以便更深地切入被切削的物质。
该切削介质可均匀地或不均匀地包含于钻头中。同时，该切削介质可以特别的方式排列以使得该切削介质的切削性能可存在于相对于钻头的切削部分比较有利的位置。同样地，该切削介质也可以各种不同的密度包含于钻头中以具有期望的特定用途。例如，间隔较大的大磨粒与紧密地压缩在一起的小磨粒相比可以更加快速地切削物质。但是磨粒的尺寸、密度及形状可依据期望的钻头成本与性能而具有各种不同的组合形式。
在一些实例中，钻头的切削部分可由一个或多个层制成。例如，切削部分可包含两个层其中一层可为基体层，其用以进行切削作业，另一层可为一衬垫层，其可用于将基体层连接至钻头的第一部分。在这些实施例中，基体层可包含实际的切削介质，其可用于研磨和侵蚀要被钻削的物质。与被切削物质相接触的基体层的部分即被认为是切削表面。
切削刀具的另一个实施例包含具有纤维(并且在一些实施例中纤维可被加强)的金刚石绳片段或串珠。金刚石绳可用于切削各种坚硬的物质。例如，一个相对较大的金刚石绳可用于在采石场中从花岗岩层中切割出大块的花岗岩以便进一步加工。然而，在其他使用场合中，一个相对较小的金刚石绳可用于在实验室中切割坚硬物质的样本以便进行测试。
图2表示了金刚石绳的一个实例。如图2所示，该金刚石绳包含有任何适当的高强度材料，例如钢制成的芯线2，该芯线2可涂覆有切削材料涂层4.在此金刚石绳中的该涂层4可作为该金刚石绳的切削部分。该涂层4可含有粘结剂(例如铜合金、铁、碳化硅等)及可由钢或粉状金属/坚硬粒状材料(例如碳化钨、钨、铁、钴、钼等)形成的基体材料。该涂层4还可被嵌入有任何的切削介质8，例如金刚石晶体。位于该涂层4中的该切削介质8可具有任何期望的特性，其中包括尺寸、形状、排列方式、粒度、质量、磨度、浓度、配额等等。
在一些实例中，该金刚石绳的涂层4可由一个或多个层制成。在这些实施例中，每一层可由任何期望的材料制成。例如，该衬垫层可包含铁合金及介于基体与衬垫层之间的通常由铜合金或黄铜合金获得的粘结剂。
图3表示了含有纤维的金刚石绳的另一个实例。如图3所示，该金刚石绳可具有研磨串珠，该研磨串珠被施加于一芯线缆28(或芯线)上以形成一连串研磨串珠从而作为金刚石绳上的切削部分。该研磨串珠可由任意适合的材料形成。例如，该研磨串珠可具有由基体材料形成的金刚石基体27，该基体材料可为粉状金属或坚硬粒状材料(例如碳化钨、钨、钴、钼等)。该基体材料可渗入有粘结材料(例如铜合金)。并且该研磨串珠可嵌入有任意的切削介质(例如金刚石晶体)，该切削介质可具有任何期望的特性，其中包括尺寸、形状、排列方式、粒度、质量、磨度、浓度、配额等等。
图4表示了使用图3中所示的金刚石绳的单独的金刚石绳串珠26。该串珠26可为本领域公知的任何形状和尺寸并且其可以本领域公知的任何方式施加至芯线。例如，图3中的金刚石绳可借由制造包含有一涂层34及一通道32的串珠26而得以制成，其中该涂层34具有磨粒38及纤维36。在此实例中，该串珠26可随后与一钢制套圈接合，该套圈可被螺接在芯线之上。因此，位于金刚石绳上的该串珠26可与芯线分别制造，然后再与其它串珠在芯线上排成一串从而形成金刚石绳。在芯线上介于串珠之间可涂覆有本领域公知的密封剂借以形成金刚石绳，该密封剂通常可为橡胶25或一些其它的聚合材料。
金刚石绳也可为任意尺寸并因此可被用于任何公知的使用金刚石绳的加工过程中。例如，图3中的金刚石绳的长度可为大约5米至超过100米，并且具有直径为大约4毫米至大约12毫米的串珠26。并且对于图2中的金刚石绳来说，其长度可为大约10厘米且芯线和切削材料涂层的直径可为大约几微米。不过，金刚石绳仍可长于或短于前述实例中长度并且还可具有任何期望直径的串珠及线缆。
除了上面这些特征，包含有钻芯取样钻头或金刚石绳的嵌有金刚石的切削刀具还包含本领域公知的任何其它特征。例如，钻芯取样钻头可具有附加的钻头保径、硬带材沉积物、各种不同的钻头形面及其组合。位于钻头上或钻头中的钻径保护器可于钻头降入到钻井壁中时用来减少对钻头以及钻井壁的损伤。此外，该钻芯取样钻头可施加有硬质合金带用以防止钻头的切削部分被过早地磨蚀。
该嵌有金刚石的切削刀具的切削部分包含有纤维。任何公知的纤维材料或纤维组合物均可被添加至该切削刀具中。在一些实施例中，该嵌有金刚石的切削刀具的切削部分可包含碳化纤维、金属纤维(例如由钨、碳化钨、铁、钼、钴或其组合物制成的纤维)、玻璃纤维、聚合纤维(例如由凯夫拉尔制成的纤维)、陶瓷纤维(例如由碳化硅制成的纤维)、涂层纤维等等。
在一些实施例中，该嵌有金刚石的切削刀具的切削部分可含有任何种类的碳化纤维。也就是说，任何公知类型的碳化纤维均可被包含于该嵌有金刚石的切削刀具的切削部分之中。
在一些实施例中，该纤维可于被包含在该切削刀具中之前随意地涂覆有一种或多种其它的材料。此涂层可用于加强各种性能。例如，一种纤维涂层可有助于保持切削刀具中的纤维。在另一实例中，一种纤维涂层可用于在纤维涂层被磨蚀脱落并且形成细颗粒材料时增加切削刀具的切削表面附近的润滑性以便减少摩擦。还有在另一实例中，一种纤维涂层可作为研磨材料并由此用于辅助切削加工。
任何公知的材料均可被用于涂覆在该切削刀具中所使用的纤维类型。例如，任何期望的金属、陶瓷、聚合物、玻璃、胶类、湿润剂、熔剂或其他物质均可用于涂覆在一切削刀具中所可能包含的期望类型的纤维。在一实例中，碳化纤维可被涂覆有金属，例如铁、钛、镍、铜、钼、铅、钨、铝、铬或其组合物。在另一实例中，碳化纤维可被涂覆有陶瓷材料，例如碳化硅、氧化硅、二氧化硅等等。
当纤维被涂覆有一个或多个涂层时，该涂层材料可覆盖于该纤维的任何部分并且可具有任意期望的厚度。因此，涂层材料可以本领域所共知的任何方式施加至该纤维。例如，该涂层可通过喷镀、刷涂、电镀、浸润、气相沉积或化学气相沉积而施加至该纤维。
该嵌有金刚石的切削刀具，如钻芯取样钻头的切削部分中的纤维可为任意尺寸或尺寸的组合，其中包括不同尺寸的混合。例如，纤维可为任意长度并具有任意期望的直径。在一些实施例中，该纤维可长约10至25000微米并可具有大约1至500微米的直径。在另一些实施例中，该纤维可长约150微米并可具有大约7微米的直径。
该纤维可为任意的形状或形状的组合。其中该纤维可为带状、圆柱状、多边形、椭圆形、直线、弧形、卷曲形、盘绕形、成角度弯曲状等等。例如，在图2所示的实施例中，大多数的纤维6可为弧形。在其它实施例中，例如当切削刀具包含钻芯取样钻头时，该纤维具有大致为圆柱形的形状。
另外，该纤维也可为任意类型或多种类型的组合。例如，该纤维类型包括切短纤维、研磨纤维、辫形纤维、编织及盘绕纤维或束状纤维。在一些实施例中，例如当切削刀具包含钻芯取样钻头时，该纤维可含有切短纤维与研磨纤维之混合物。在一些实施例中，嵌有金刚石的切削刀具可含有一种类型的纤维。但在其它实施例中，该切削刀具可含有多种类型的纤维。在这些实例中，当切削刀具含有一种以上的纤维类型时，纤维类型、质量、尺寸、形状、等级、涂层和/或具有其它特性的纤维的任意组合均可被加以使用。
切削刀具中的纤维可以任何期望的浓度存在于该切削刀具中。例如，切削刀具的切削部分可具有很高浓度的纤维、很低浓度的纤维或任何介于上述两浓度之间的纤维。在一些实施例中，该切削刀具可含有大约为0.1至大约70的体积百分比浓度的纤维。在其它实施例中，该切削刀具可含有大约为0.1至大约30的体积百分比浓度的纤维。该切削刀具的第一部分可具有第一浓度的特定类型的加强纤维，并且其他部分可具有不同浓度(较低浓度或较高浓度)的相同或不同类型的加强纤维。在一些实施例中，纤维可均匀地散布于整个切削刀具的切削部分。而在另一些实施例中，纤维浓度可根据需要在切削刀具的任意期望的部分发生变化。实际上，任何期望的纤维浓度的变化均可被实现于切削刀具中。例如，当切削刀具包含钻芯取样钻头时，其可含有呈阶梯状变化的纤维浓度。在此实例中，最接近于钻头切削表面的基体层部分可含有第一浓度的纤维，并且其纤维浓度可沿着朝向衬垫层的方向逐渐地减小或增大。这样的钻头可被用于钻削一开始具有柔软、易磨损、松散的结构，但随着深入逐渐地变为坚硬、固结的结构的岩层。由此，散布于钻头中的纤维的浓度可根据该钻头将要钻削的地层构造而加以定制。
该纤维浓度还可以期望的方式在该切削刀具中变化。换句话说，切削刀具可包含与切削刀具其它部分相比具有不同浓度或混合物的纤维加强层的片段、带、点、环或任何其它结构。例如，钻头的切削部分可包含多个层、环或片段的含有纤维的基体层。该钻头的每一环、层或片段可具有在整个层、环或片段中浓度大致均等(或不均等)的纤维。而环与环(或片段与片段等等)之间的纤维浓度也可不同。并且不同纤维梯度的各种环可以任意的顺序排列，可含有不同的纤维或纤维的组合，并且可具有任何期望的厚度。在另一实例中，钻头的外表面和内表面可配置有与该钻头内部的纤维浓度不同的纤维。
该纤维可以任何期望的方向或排列方式位于切削刀具的切削部分中。在一些实施例中，该纤维可在任何期望的方向上趋于彼此大致相互平行。然而，如图2和图4所示的那样，在另一些实施例中，该纤维可随意地形成并因此可朝向几乎任何方向和/或所有的方向。
具有纤维的嵌有金刚石的切削刀具可使用任何公知的并能够为其提供上述特征的方法制成。例如，上述钻头可按如下的具有示范性的方式制成。在此实例中，钻头的第一部分可由任何公知的方法得以制成。然后可使用任何能够将期望的纤维配置到期望的位置并具有期望的浓度的方法将该纤维结合到钻头之中。例如，该纤维可被混合于用以制造该钻头的钻冠的粉状金属中。然后，此混合物可被烧结和/或渗入有粘结剂。但在其它一些实施例中，该纤维可通过将其放入用以制造该钻头钻冠的模具中而与钻头结合。而后，该钻头的第一部分可使用本领域公知的任何方法被连接至第二部分。例如，该第一部分可存在于用以形成该钻头的第二部分的模具中并且主体的两端可被熔结在一起。此外，该第一部分与第二部分也可于第二加工，例如硬钎焊、焊接或粘结剂结合等过程中被成对的加以结合。
该具有纤维的嵌有金刚石的切削刀具可依据该切削刀具的类型被用于本领域所公知的任何场合。例如，嵌有金刚石的钻芯取样钻头可被连接至一钻杆柱的端部，该钻杆柱又被连接至钻机。随着钻杆柱及钻头的旋转和推进，其便可磨削掉所钻地层中的物质。被钻削出的钻芯取样可从钻杆柱中抽取出来。钻头的切削部分可由于磨削作用而随着时间的流逝被磨蚀。此过程将一直持续直至钻头的切削部分被磨蚀耗尽并且该钻杆柱需要从钻孔中取出以便对钻头进行更换。
与不具有纤维的传统切削刀具相比，上述纤维材料给嵌有金刚石的切削刀具增加了许多优点。第一，所增加的纤维可控制切削刀具的抗拉强度及磨蚀速度，其既可加强也可削弱这些特性。在不被限制于上述认知的情况下，可以相信纤维材料的出现可用于改变刀具切削部分中的砂眼数量。并且由于抗拉强度和磨蚀速度取决于砂眼的数量，因此改变纤维的数量能够用于定制抗拉强度及磨蚀速度以便达到刀具特定的最终用途所需的额度。此增加的抗拉强度也可增加刀具的使用寿命，使得刀具的切削部分可以期望的速度磨损并且能够提高刀具的切削速度。
第二，所增加的纤维也可削弱切削部分的结构并使得更高模数的粘结剂可被用于该切削刀具，但只需要较低的成本。因此，切削部分中的纤维数量可适用于将金刚石保持在切削部分中以达到期望的持续时间。
第三个优点在于，该纤维还可作为切削介质以辅助切削加工。第四个优点是，当位于切削部分中的纤维磨蚀脱落时，该纤维所产生的细小粒状物质可减少摩擦并且增加介于切削部分与被切削表面之间的界面上的润滑性能，从而使得切削更加容易且冲洗更加方便。此增加的润滑性能还可减少所需切削润滑剂(例如钻孔泥浆、聚合物、膨润土等等)的数量，从而降低成本并减少因使用嵌有金刚石的切削刀具而可能对环境产生的影响。
在一个将传统的嵌有金刚石的切削刀具(不含纤维)与含有纤维的嵌有金刚石的切削刀具进行比较的实例中，首先制造出两组基本类似的钻头。在此相比较的实例中，第一组钻头不含有纤维材料，而第二组钻头则用碳化纤维进行加固。然后将对每个钻头进行测试并且将对以下性能加以测定。
钻孔速度第一组钻头的平均钻孔速度为每班大约30米至大约40米。而第二组纤维加固钻头的钻孔速度可始终达到每班大约50米。如此便等于将钻孔速度提高了大约25％至大约67％。
钻头寿命第一组钻头的平均钻头寿命为可钻64米。而第二组钻头的平均钻头寿命为可钻大约104米。如此便等于将钻头寿命延长了大约60％。
除了对前述内容进行任意修改以外，本领域技术人员在不脱离本发明的精髓与范围的前提下还可做出许多其它的变化以及可供替换的配置方案，并且所附权利要求的保护范围将覆盖这些修改和可供替换的配置方案。因此，当被认为是本发明最具实用性且最佳的技术方案的特征及细节经过上面的描述之后，对于本领域的普通技术人员来说可以显而易见地理解，在不脱离本文所阐明的原理和概念的前提下，应当能够对包含但不限于本发明的形状、功能、操作方法及应用等方面提出众多的修改。同时，本文中所使用的实例其目的仅仅是为了说明本发明而绝非要以任何形式来限定本发明。
权利要求
1、一种切削刀具，包含具有粉状金属或坚硬粒状材料并且渗入有粘结剂的基体，所述基体嵌入有切削介质，并且含有纤维。
2、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述纤维包含碳化纤维、玻璃纤维、金属纤维、聚合纤维、陶瓷纤维或其组合物。
3、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述切削刀具包含钻头。
4、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述切削刀具包含金刚石绳。
5、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述纤维被涂覆有碳、金属、玻璃、聚合物、陶瓷或其组合物。
6、如权利要求3所述的切削刀具，其中所述切削刀具包含钻芯取样钻头。
7、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述纤维包含碳化纤维。
8、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述纤维包含切短纤维或研磨纤维。
9、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述切削介质包含金刚石晶体。
10、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述纤维长约10至约25000微米并具有大约1至大约500微米的直径。
11、如权利要求1所述的切削刀具，其中所述纤维的浓度为大约0.1至大约70的体积百分比浓度。
12、如权利要求11所述的切削刀具，其中所述纤维的浓度为大约0.1至大约30的体积百分比浓度。
13、一种钻头制造方法，包含
配置用以连接钻杆柱的部分；以及
配置切削部分，所述切削部分包含具有粉状金属或坚硬粒状材料并且渗入有粘结剂的基体，所述基体还嵌入有切削介质并且含有纤维。
14、如权利要求13所述的钻头制造方法，其中所述纤维包含碳化纤维、玻璃纤维、金属纤维、聚合纤维、陶瓷纤维或其组合物。
15、如权利要求14所述的钻头制造方法，其中所述纤维包含碳化纤维。
16、如权利要求13所述的钻头制造方法，其中所述钻头包含钻芯取样钻头。
17、如权利要求16所述的钻头制造方法，其中所述纤维包含切短纤维或研磨纤维。
18、如权利要求13所述的钻头制造方法，其中所述纤维被涂覆有碳、金属、玻璃、聚合物、陶瓷或其组合物。
19、一种钻头使用方法，包含
配置用以连接钻杆柱的部分；以及
配置切削部分，所述切削部分包含具有粉状金属或坚硬粒状材料并且渗入有粘结剂的基体，所述基体还嵌入有切削介质并且含有纤维；以及
使用所述钻头对物质进行切削。
20、如权利要求19所述的钻头使用方法，其中所述纤维包含碳化纤维、玻璃纤维、金属纤维、聚合纤维、陶瓷纤维或其组合物。
21、如权利要求19所述的钻头使用方法，其中所述纤维被涂覆有碳、金属、玻璃、聚合物、陶瓷或其组合物。
22、如权利要求19所述的钻头使用方法，其中所述钻头包含钻芯取样钻头。
23、一种钻孔系统，包含
钻杆柱；以及
钻头，所述钻头包含具有粉状金属或坚硬粒状材料并且渗入有粘结剂的基体，所述基体还嵌入有切削介质并且含有纤维。
24、如权利要求23所述的钻孔系统，其中所述纤维包含碳化纤维、玻璃纤维、金属纤维、聚合纤维、陶瓷纤维或其组合物。
25、如权利要求23所述的钻孔系统，其中所述钻头包含钻芯取样钻头。
全文摘要
本发明公开了含有纤维的嵌有金刚石的切削刀具及其相关的制造和使用方法。该切削刀具包含嵌有金刚石的切削部分，该切削部分包含由碳、玻璃、陶瓷、聚合物等制成的纤维。该纤维可为任意形式，其中包含切短纤维与研磨纤维。该纤维也可覆盖有金属、陶瓷或其它可增强性能的涂层。该纤维可用于控制基体的抗拉强度及其磨蚀速度从而优化刀具的切削性能。另外，该纤维还可削弱结构并使更高模数的粘结剂以较低的消耗使用到切削刀具，其中所允许的纤维量将适合于保持切削部分中的金刚石达到期望的数量。并且当切削部分磨蚀时，该纤维还可增加切削部分表面的润滑性。使用该纤维可使切削刀具使用更长的时间，并且由于无需经常对刀具进行更换，因而使切削刀具更具安全性且更加经济实用。
文档编号E21B10/46GK101652533SQ200780050729
公开日2010年2月17日 申请日期2007年11月30日 优先权日2006年11月30日
发明者克里斯蒂安·德里夫戴尔, 迈克尔·鲁普 申请人:宝长年公司