專利名稱：鉆頭制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般涉及用于制造鉆頭的方法，諸如用于制造孕鑲金剛石的取芯鉆頭的連
續(xù)制造工藝。
背景技術(shù)：
通常，利用取芯鉆探工藝從地表下面獲取所需材料的樣品。開式取芯鉆頭連接至 鉆管的底部或前沿。鉆管連接至鉆柱，鉆柱是一連串絲扣連結(jié)的鉆桿，隨著鉆管進(jìn)入地巖層 越來(lái)越深，鉆桿被一節(jié)接一節(jié)地組裝。轉(zhuǎn)動(dòng)鉆管和/或?qū)@管推入所希望的地表下的地巖 層中，以獲得所需材料的樣品(通常稱為巖心試樣)。獲得樣品后，通過(guò)從所鉆的孔(鉆孔) 中取出(或者起出)整個(gè)鉆柱，取得含有巖心試樣的鉆管。各節(jié)鉆桿必須從鉆孔中順序取 出。于是能夠從鉆管中取出巖心試樣。 傳統(tǒng)上，利用分批工藝實(shí)現(xiàn)制造金剛石取芯鉆頭。在這些分批工藝中，制備特定數(shù) 量的鉆頭(即，5-6個(gè)鉆頭)，然后手動(dòng)地將這些鉆頭放置在箱式爐中。然后將這些鉆頭加 熱到超過(guò)2000華氏度的溫度持續(xù)預(yù)定時(shí)間，直到鉆頭達(dá)到所要求的全滲狀態(tài)。之后，操作 員手動(dòng)地從箱式爐中取出鉆頭。然后鉆頭被冷卻和處理。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鉆頭，這樣的分 批工藝通常每35分鐘生產(chǎn)約6個(gè)鉆頭。 這樣的工藝通常使用相當(dāng)多的手動(dòng)工作。此外，這樣的工藝通常使操作員暴露于 溫度超過(guò)2000華氏度的鉆頭和爐子的高溫，使人員面臨危險(xiǎn)并且感到不舒服。盡管防護(hù) 設(shè)備可以使操作變得相對(duì)安全，但是對(duì)于操作員而言還是令人不舒服和令人筋疲力盡的環(huán) 境。此外，手動(dòng)的分批工藝可能導(dǎo)致不一致性，因?yàn)槭謩?dòng)的分批工藝通常依靠手動(dòng)工作來(lái)監(jiān) 視和移動(dòng)鉆頭。 不一致的產(chǎn)品質(zhì)量又可能導(dǎo)致在鉆探過(guò)程中延誤時(shí)間，因?yàn)橘|(zhì)量較低的鉆頭在鉆
探過(guò)程中變鈍比預(yù)期的可能要快。在鉆探過(guò)程中，當(dāng)鉆頭變鈍時(shí)，必須通過(guò)一節(jié)接一節(jié)地起
出整個(gè)鉆柱來(lái)用新鉆頭替換變鈍的鉆頭，利用新鉆頭更換該舊鉆頭后，必須將整個(gè)鉆柱一
節(jié)接一節(jié)地插回到鉆孔內(nèi)。因此，過(guò)早變鈍的鉆頭可能非常浪費(fèi)時(shí)間和精力。 本文所要求保護(hù)的主題并不局限于克服諸如上述那些缺陷的實(shí)施例或者僅在諸
如上述的那些環(huán)境下工作的實(shí)施例。相反，背景技術(shù)僅提供用于說(shuō)明可以實(shí)施本文所述的
一些實(shí)施例的一個(gè)示例性技術(shù)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于制造鉆頭的方法，包括將多個(gè)鉆頭順序穿過(guò)帶式爐；以及在所述鉆頭 穿過(guò)該帶式爐后，利用自動(dòng)裝置將所述鉆頭移動(dòng)到冷卻站。 一種用于制造取芯鉆頭的連續(xù) 工藝，還可以包括將鉆頭放置在帶式爐的輸送帶上；利用該輸送帶將所述鉆頭輸送通過(guò) 該帶式爐；利用自動(dòng)過(guò)程從該輸送帶卸下所述鉆頭；以及冷卻所述鉆頭。
在下面的描述中將說(shuō)明本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)該描述可部分理解本 發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明可以認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。利用
4所附權(quán)利要求書中特別指出的裝置和組合，可以認(rèn)識(shí)到和獲得本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。從下 面的描述和所附的權(quán)利要求書中能更加全面地理解本發(fā)明的這些以及其他特征，或者通過(guò) 如下所述的本發(fā)明的實(shí)施，可以認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)。


為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的上述以及其他優(yōu)點(diǎn)和特征，將參考附圖中示出的本發(fā)明 的特定實(shí)施例來(lái)更具體地描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施例，因 此不應(yīng)認(rèn)為這些附圖限定本發(fā)明的范圍。下面利用附圖更加具體、詳細(xì)地描述和解釋本發(fā) 明，在附圖中 圖1是示出鉆頭連續(xù)制造工藝的一個(gè)示例的流程圖；以及
圖2是示出根據(jù)一個(gè)示例的用于連續(xù)制造鉆頭的系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本文提供了一種用于以基本上連續(xù)的方式制造鉆頭的方法。在至少一個(gè)示例中， 制備模具，在該模具中限定有成型特征用于形成成品鉆頭的切削特征和主體，包括具有切 削特征的冠。然后將心軸引入該模具，并且將熔劑以及粘合材料和基體的混合物引入該模 具。在準(zhǔn)備好鉆頭時(shí)，可以將整個(gè)鉆頭和模具置于加熱過(guò)程下。應(yīng)當(dāng)理解，在加熱過(guò)程以及 以下所述的一些或全部后續(xù)工藝期間，鉆頭可保持在模具中，但是在穿過(guò)加熱過(guò)程時(shí)還稱 為鉆頭。加熱過(guò)程導(dǎo)致粘合材料滲入基體材料和切削顆粒。由于粘合材料滲入基體材料和 切削顆粒，從而粘合材料將整個(gè)鉆頭粘合在一起。 加熱鉆頭包括使鉆頭經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)爐子，以對(duì)鉆頭進(jìn)行一級(jí)或者多級(jí)加熱。此 夕卜，當(dāng)鉆頭通過(guò)加熱過(guò)程時(shí)，可以施加變化的熱量。例如，當(dāng)鉆頭向前通過(guò)加熱過(guò)程時(shí)，鉆頭 可以被置于逐漸升高的溫度下。施加的熱量相對(duì)于位置和/或時(shí)間的增加量可以被稱為梯 度或者變化量A 。 在至少一個(gè)示例中，通過(guò)將鉆頭放置在將鉆頭運(yùn)送通過(guò)爐子的輸送帶上，可以使 鉆頭通過(guò)(一個(gè)或多個(gè))爐子。爐子的不同區(qū)域可以具有不同的溫度。因此，當(dāng)輸送帶將 鉆頭運(yùn)送通過(guò)該爐子時(shí)，鉆頭可被置于溫度梯度下。 在鉆頭穿過(guò)爐子后，鉆頭可以被移動(dòng)到冷卻站。在至少一個(gè)示例中，利用機(jī)械系統(tǒng) (如機(jī)械臂)，可以將鉆頭移動(dòng)到冷卻站。使用機(jī)械系統(tǒng)可以避免操作員靠近爐子以及與爐 子相關(guān)的極高熱量。鉆頭被充分冷卻后，該鉆頭就可以被移動(dòng)到收集站，在收集站，可以收 集鉆頭以便進(jìn)一步處理，諸如去除模具和/或其它修整工藝。 為了提供全面的理解，以下描述將提供具體細(xì)節(jié)。然而，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以 實(shí)現(xiàn)和使用各工藝及相關(guān)裝置，而不采用這些具體細(xì)節(jié)。實(shí)際上，通過(guò)修改工藝及相關(guān)裝置 可以將該工藝及相關(guān)裝置付諸實(shí)施，并且該工藝及相關(guān)裝置可以與本行業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)上使用的 任意裝置、系統(tǒng)、部件和/或技術(shù)結(jié)合使用。例如，盡管以下描述集中在用于制造孕鑲金剛 石的取芯鉆頭的工藝，但是可修改該工藝以用于任意取芯鉆頭制造工藝。實(shí)際上，該工藝可 在任意其它鉆頭制造工藝中實(shí)施。 圖1是示出根據(jù)一個(gè)示例的形成鉆頭的方法的流程圖。如圖1所示，該工藝可以 從步驟100以制備鉆頭開始。鉆頭可以以任意適當(dāng)?shù)姆绞街苽洹Ｔ谥辽僖粋€(gè)示例中，制備鉆頭包括形成模具。該模具由能夠承受鉆頭在加熱過(guò)程期間會(huì)受到的熱的材料形成。在至 少一個(gè)示例中，模具可以由碳形成。該模具被成型為用于形成具有所需特征(諸如具有切 削特征的冠)的鉆頭。 形成模具后，就可以在模具上形成冠?？梢酝ㄟ^(guò)將切削顆粒與基體材料和粘結(jié)材
料混合以形成冠。此外，切削材料可以以使得所述材料中每種材料被均勻分布于所得到的
混合物中的方式與基體材料和粘合材料混合?？梢允褂萌我膺m當(dāng)?shù)幕w材料。基體材料可
以包括耐久材料，包括金屬材料如碳化鎢。類似地，可以使用任意的粘結(jié)材料，包括金屬材
料，諸如銅以及銅合金。切削材料可以包括研磨材料或者能夠切削預(yù)期基質(zhì)的其它材料。適
當(dāng)?shù)牟牧峡梢园ń饎偸?，諸如合成金剛石和/或天然金剛石，包括它們的粉末。 通過(guò)將基體材料和切削顆粒的混合物置入模具中，然后將材料壓入模具中，于是
可以形成鉆頭的冠。此后，可以放置心軸，與模具接觸，特別是與冠接觸。然后可以將額外
的基體材料、粘結(jié)材料和/或熔劑添加到模具中，與冠以及心軸接觸，以完成鉆頭的初始制備。 如圖1所示，制備好鉆頭后，于是就可以在步驟110將鉆頭放置于裝載站。在至少 一個(gè)示例中，鉆頭(和模具)可以以任意方式(例如手動(dòng)地或者通過(guò)自動(dòng)過(guò)程)放置于裝 載站。裝載站與一個(gè)或多個(gè)加熱級(jí)連通，并且被構(gòu)造用于將該裝載站移動(dòng)到加熱過(guò)程。例 如，裝載站可以包括將鉆頭移動(dòng)到熱處理部分的輸送帶。 因此，通過(guò)在第一級(jí)加熱鉆頭來(lái)繼續(xù)加工。在第一級(jí)施加的熱量可足以對(duì)鉆頭的 各部件加熱所需的量。通過(guò)將鉆頭移動(dòng)通過(guò)第一區(qū)域來(lái)在第一級(jí)加熱該鉆頭，所述第一區(qū) 域被一個(gè)或多個(gè)第一加熱單元(例如爐子)加熱到一個(gè)或多個(gè)所需溫度。第一區(qū)域可被描 述為具有一定長(zhǎng)度。 第一區(qū)域的溫度可以沿第一區(qū)域的長(zhǎng)度變化，或者溫度沿第一區(qū)域的長(zhǎng)度可以基 本上是恒定的。在溫度沿長(zhǎng)度變化的情況下，溫度沿長(zhǎng)度可以以階梯方式變化和/或逐漸 變化。此外，鉆頭移動(dòng)通過(guò)第一級(jí)的速度可以變化，或者可以不變。與加熱單元的構(gòu)造無(wú)關(guān)， 第一加熱單元可以使鉆頭受到加熱以在第一級(jí)加熱鉆頭。 除了在第一級(jí)被加熱外，鉆頭還可以在可選的第二級(jí)被加熱，如步驟130所示。第
二級(jí)可以包括被第二加熱單元加熱到一個(gè)或多個(gè)所需溫度的第二區(qū)域。第二區(qū)域中的溫度
可以關(guān)于第二區(qū)域的長(zhǎng)度變化，或者可以保持基本恒定。在第二區(qū)域中的溫度沿第二區(qū)域
的長(zhǎng)度變化的情況下，熱量可以以階梯方式變化和/或可以逐漸變化。此外，鉆頭移動(dòng)通過(guò)
第二區(qū)域的速度可以變化，或者可以基本不變。可以在同一組件或不同組件中執(zhí)行第一級(jí)
和第二級(jí)。例如，可以在單個(gè)爐體內(nèi)使用一個(gè)或多個(gè)單元執(zhí)行第一級(jí)和第二級(jí)和/或可以
在多個(gè)爐子內(nèi)執(zhí)行第一級(jí)和第二級(jí)。此外，可以采用在不同點(diǎn)或長(zhǎng)度上具有不同溫度和/
或其它特性的任意數(shù)量的級(jí)。下面將參考圖2更詳細(xì)地描述具體的示例。 與(一個(gè)或多個(gè))加熱級(jí)的構(gòu)造無(wú)關(guān)，按要求加熱鉆頭后，在步驟140，于是就可以
將鉆頭卸載到一個(gè)或多個(gè)冷卻站。在一個(gè)示例中，該過(guò)程可以為利用自動(dòng)裝置卸載。自動(dòng)
裝置可以包括任何適當(dāng)?shù)难b置，諸如機(jī)械采集臂。此外，結(jié)合所需壓力，利用流體(諸如空
氣和/或液體)的任意組合，可以以一種或多種冷卻方式執(zhí)行所要求的冷卻。 鉆頭充分冷卻后，在步驟150，就可以將鉆頭從冷卻站移動(dòng)到收集站。從收集站開
始，可以按要求進(jìn)一步處理鉆頭，諸如從模具中卸下鉆頭和/或執(zhí)行其它修整工藝，諸如精加工。 圖2中示意性地示出用于執(zhí)行制造鉆頭210的連續(xù)工藝的系統(tǒng)的一個(gè)示例。如圖 2所示，該系統(tǒng)一般包括裝載站220、帶式爐230、卸載站240和冷卻站250。
如圖2所示，鉆頭210由帶式爐230進(jìn)行熱處理。特別地，鉆頭210被分別放置在 輸送帶區(qū)段236A-236D上，輸送帶區(qū)段236A-236D被統(tǒng)稱為輸送帶236。特別地，鉆頭210在 裝載站220被放置在輸送帶區(qū)段236A上?？梢砸运蟮娜我馑俣然蜷g隔放置鉆頭210。
在至少一個(gè)示例中，在裝載站220，個(gè)人操作員可以將鉆頭210裝載到輸送帶區(qū)段 236A上。在其他示例中，裝載站220可以包括自動(dòng)裝載機(jī)，諸如機(jī)械臂、分揀輸送機(jī)或者將 鉆頭210裝載到輸送帶區(qū)段236A上的其他機(jī)械化方法。例如，鉆頭210可以通過(guò)輸送帶 (未示出)提供給裝載站220，然后以預(yù)定速率以機(jī)器人方式裝載到輸送帶區(qū)段236A上。輸 送帶236A可以是一條連續(xù)的帶，或者可以包括多個(gè)段。實(shí)際上，可能有多條帶穿過(guò)爐子，而 非圖2中所示的僅僅單條帶。 鉆頭210被裝載到裝載站220上后，輸送帶區(qū)段236A于是就可以將鉆頭210輸送 到帶式爐230內(nèi)。帶式爐230可以包括幾個(gè)爐子區(qū)段，諸如具有相應(yīng)的輸送帶區(qū)段236B、 236C的爐子區(qū)段232和234。輸送帶區(qū)段236A可以以使得穿過(guò)系統(tǒng)200的鉆頭210被從 輸送帶區(qū)段236A傳送到輸送帶區(qū)段236B的方式與輸送帶區(qū)段236B在操作上關(guān)聯(lián)。輸送 帶區(qū)段236B可以以類似的方式與輸送帶區(qū)段236C關(guān)聯(lián)，輸送帶區(qū)段236C又可以以類似的 方式與輸送帶區(qū)段236D關(guān)聯(lián)。 此外，系統(tǒng)200可以包括與任意數(shù)量的爐子區(qū)段關(guān)聯(lián)的任意數(shù)量的輸送帶區(qū)段。 結(jié)果，可以提供在構(gòu)造上輸送帶區(qū)段與多于一個(gè)的爐子區(qū)段關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和在構(gòu)造上一個(gè)爐 子區(qū)段與多于一個(gè)的輸送帶區(qū)段關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。帶式爐230可以僅有一個(gè)區(qū)段，或者可以具 有用于與任何特定工藝一起使用的任意數(shù)量的區(qū)段。此外，各區(qū)段可以是單個(gè)爐腔的一部 分，或者可以在不同的爐腔內(nèi)。 在一些實(shí)例中，一個(gè)或多個(gè)區(qū)段沿其長(zhǎng)度可以具有相對(duì)較小的溫度變化，也被稱 為變化量A或者梯度。在這些實(shí)例中，爐子的溫度變化(或者A)可以在相對(duì)于目標(biāo)溫度 大約IO華氏度至大約15華氏度的范圍內(nèi)。目標(biāo)溫度可以根據(jù)需要選擇，但是可能低于約 2500華氏度。 此外，一個(gè)或多個(gè)爐子區(qū)段232、234能夠?qū)崿F(xiàn)沿它們的長(zhǎng)度變化的溫度，并且可 以具有可變的尺寸/長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)和保持所要求的溫度。在一些這樣的實(shí)例中，爐子230的 靠近第一爐子區(qū)段232入口的部分具有相對(duì)于目標(biāo)溫度在大約-100至大約-500華氏度范 圍內(nèi)的溫度變化(或A)?？拷谝粻t子區(qū)段232與第二爐子區(qū)段234之間的區(qū)域的中間 區(qū)段可以具有相對(duì)于目標(biāo)溫度在大約-300至大約-100華氏度范圍內(nèi)的溫度?？拷诙t 子區(qū)段234出口的區(qū)段可以具有相對(duì)于目標(biāo)溫度從大約-100至大約+10華氏度的溫度變 化。這樣的構(gòu)造使鉆頭210在穿過(guò)爐子230時(shí)受到逐漸升高的溫度的作用，這樣又可以使 得鉆頭逐步升溫。這樣的構(gòu)造可以使鉆頭被加熱到所要求的溫度，同時(shí)降低為此所使用的 爐子內(nèi)的溫度。 此外，在至少一個(gè)示例中，一個(gè)或多個(gè)爐子區(qū)段232、234可以在大體惰性的環(huán)境 下工作。在這些實(shí)施例中，爐子內(nèi)的氣體氣氛不停地被惰性氣體混合物更新。惰性氣體混 合物包括惰性氣體、或惰性氣體的混合物，以及可以不計(jì)其量的空氣。可以使用的惰性氣體的示例包括N、Ar、稀有氣體、其他氣體以及它們的組合。在其他示例中，可以采用還原環(huán)境。 還原環(huán)境的示例包括氮?dú)?氫氣混合物、氬氣/氫氣混合物等等。 根據(jù)需要，每個(gè)輸送帶區(qū)段236A-236D可以以變化的速率移動(dòng)，以使鉆頭210在帶 式爐230的一部分內(nèi)停留較長(zhǎng)或較短的時(shí)間段。例如，在處理孕鑲金剛石的取芯鉆頭時(shí)，第 一爐子區(qū)段232可以與第二爐子區(qū)段234處于不同的溫度。類似地，第一爐子區(qū)段232可 以比第二爐子區(qū)段234長(zhǎng)或短。在鉆頭210從帶式爐230出來(lái)后，就可以在卸載站240從 輸送帶區(qū)段236D卸下鉆頭210。卸載站240可以采用自動(dòng)卸載器242如機(jī)械臂，或者其他 自動(dòng)機(jī)械，諸如輸送器、分流器或者將鉆頭210從輸送帶236卸下的任意自動(dòng)裝置。卸載站 240可以包括傳感器，以確定鉆頭210的溫度或者其他狀態(tài)或特性，從而確定何時(shí)卸下鉆頭 210、何時(shí)對(duì)鉆頭210進(jìn)行其他處理，或者作為質(zhì)量控制檢驗(yàn)以確保對(duì)鉆頭210的適當(dāng)處理。
離開卸載站240后，鉆頭210可以在冷卻站250中冷卻。可以通過(guò)自動(dòng)卸載器242 將鉆頭210從卸載站240移動(dòng)到冷卻站250。使用自動(dòng)卸載器242可以使操作員遠(yuǎn)離在鉆 頭從爐子中出來(lái)時(shí)與鉆頭和爐子相關(guān)的強(qiáng)熱。 冷卻站250可以包括不同類型鉆頭所要求的處于不同溫度的不同區(qū)段。例如，冷 卻站250的一個(gè)區(qū)段可以包括吹送保持處于特定溫度下的空氣的風(fēng)扇，而冷卻站250的另 一區(qū)段可以包括用于淬冷鉆頭210的水或其他液體冷卻劑。在一些工藝中，可以利用精確 的冷卻溫度和冷卻時(shí)間來(lái)控制成品鉆頭中特定特性的形成。例如，根據(jù)冷卻時(shí)間和冷卻溫 度，特定的金屬合金可以實(shí)現(xiàn)不同的硬度。 冷卻站250可以可選地包括冷卻壓濾機(jī)，在鉆頭冷卻過(guò)程中，冷卻壓濾機(jī)可以對(duì) 鉆頭210施加壓力，以實(shí)現(xiàn)特定的形狀或設(shè)計(jì)。在一些工藝中，鉆頭210可以以熔融狀態(tài)或 接近熔融狀態(tài)離開帶式爐230。這樣，可以利用冷卻壓濾機(jī)來(lái)提供鉆頭210的最終形狀。在 其他實(shí)施例中，冷卻站250可以包括在冷卻處理期間以特定溫度加工或以其他方式處理鉆 頭210的其他處理區(qū)段。 按要求冷卻鉆頭210后，就可以將鉆頭210移動(dòng)到收集站260?？梢砸匀我夥绞?(包括通過(guò)自動(dòng)卸載器242)將鉆頭移動(dòng)到收集站260。從收集站260開始，可以對(duì)鉆頭210 執(zhí)行任何其它工藝，諸如去除模具和/或其他修整工藝。 采用上述原理和部件的制造工藝通過(guò)自動(dòng)控制和監(jiān)視上述各種處理?xiàng)l件(包括 惰性環(huán)境、溫度、駐留時(shí)間以及冷卻時(shí)間)中的一些或全部條件，與傳統(tǒng)的分批工藝相比可 以提高鉆頭210的質(zhì)量和一致性。類似地，在減少或消除安全問題的同時(shí)，還可以提高效率 和生產(chǎn)率。 例如，在至少一個(gè)特定工藝中，制造NQ尺寸的金剛石取芯鉆頭。在該示例中，制造 具有W基體并采用Cu合金粘結(jié)劑的鉆頭。所述鉆頭被順序裝載到以2000華氏度的溫度工 作的帶式爐的前端。輸送帶將鉆頭運(yùn)送通過(guò)爐子區(qū)段，使得每個(gè)鉆頭的平均駐留時(shí)間是30 分鐘。在每個(gè)鉆頭從爐子的末端出來(lái)時(shí)，機(jī)械臂將鉆頭卸下并將鉆頭放置在水循環(huán)冷卻壓 濾機(jī)上。然后，以大約100華氏度的溫度和大約1000psi的壓力冷卻鉆頭。然后，經(jīng)過(guò)特定 的冷卻時(shí)間后機(jī)械臂從該冷卻壓濾機(jī)上卸下每個(gè)鉆頭，并將它們移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域以進(jìn)行 加工和精加工。 在爐子的每個(gè)區(qū)段監(jiān)視和控制溫度和駐留時(shí)間，以確保每個(gè)鉆頭的一致性。對(duì)于 NQ尺寸的鉆頭，該工藝約每1. 5分鐘生產(chǎn)1個(gè)鉆頭。相反，傳統(tǒng)的分批工藝在大約35分鐘內(nèi)生產(chǎn)六個(gè)NQ尺寸的鉆頭，平均每7分鐘一個(gè)鉆頭。 當(dāng)前使用多種類型的鉆頭，包括孕鑲金剛石的取芯鉆頭。這種類型的鉆頭一般由 鋼或含有粉末狀金屬或硬質(zhì)顆粒材料(諸如碳化鎢)的基體形成。然后，將粘合劑(例如 銅合金)滲入該材料中。之后，向鉆頭的切削部分(所述冠)植入合成金剛石或天然金剛 石。在鉆頭研磨或切削各種材料時(shí)，鉆頭的切削部分受到磨蝕，露出新的鋒利的天然金剛石 或合成金剛石的層。 在不脫離本發(fā)明的精神或者本質(zhì)特征的情況下，可以以其它特定形式實(shí)施本發(fā) 明。所描述的實(shí)施例從各方面看都僅是說(shuō)明性的，而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所 附權(quán)利要求書指出，而非由上面的描述指出。落入權(quán)利要求書的等同意義和范圍內(nèi)的所有 變化都包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于制造鉆頭的方法，包括將多個(gè)鉆頭按順序移動(dòng)通過(guò)帶式爐；以及在所述鉆頭被至少部分地移動(dòng)通過(guò)該帶式爐后，利用自動(dòng)裝置將所述鉆頭移動(dòng)到冷卻站。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述帶式爐的溫度沿該帶式爐的長(zhǎng)度是基本連 續(xù)的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在第一帶式爐的長(zhǎng)度上的溫度相對(duì)于目標(biāo)溫度 的變化小于大約15度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述將多個(gè)鉆頭移動(dòng)通過(guò)帶式爐的步驟包括將 所述鉆頭移動(dòng)通過(guò)具有前端溫度的前端分段、具有中心溫度的中心分段以及具有后端溫度 的后端分段，其中，前端溫度相對(duì)于目標(biāo)溫度在大約-100華氏度至大約-500華氏度的范圍 內(nèi)變化，中心溫度相對(duì)于目標(biāo)溫度在大約-100華氏度至大約-300華氏度的范圍內(nèi)變化，后 端溫度相對(duì)于目標(biāo)溫度在大約-ioo華氏度至大約+10華氏度的范圍內(nèi)變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述目標(biāo)溫度為大約2000華氏度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將惰性氣體引入所述帶式爐。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括制備所述鉆頭的預(yù)備步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述制備鉆頭的步驟包括將粘合劑、基體和切 削顆粒的混合物放置在模具中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述模具被構(gòu)造用于形成取芯鉆頭。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述移動(dòng)鉆頭的步驟包括將鉆頭放置在穿過(guò) 帶式爐的輸送帶上，并且，其中所述輸送帶被構(gòu)造成沿所述輸送帶的不同部分以不同速率 移動(dòng)。
11. 一種用于制造取芯鉆頭的連續(xù)工藝，包括 將鉆頭放置在帶式爐的輸送帶上； 利用所述輸送帶將鉆頭傳送通過(guò)帶式爐； 利用自動(dòng)過(guò)程從所述輸送帶卸下鉆頭；以及 冷卻所述鉆頭。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，進(jìn)一步包括利用自動(dòng)過(guò)程從冷卻站移出鉆頭。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，進(jìn)一步包括監(jiān)視所述帶式爐的溫度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中，所述自動(dòng)過(guò)程包括機(jī)械臂。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中，所述帶式爐的氣氛被保持在基本惰性的條件下。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中，所述帶式爐的氣氛被保持在還原環(huán)境下。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中，在冷卻期間使用冷卻壓濾機(jī)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中，所述帶式爐包括至少兩個(gè)爐子分段，每個(gè)分段 被保持不同的溫度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中，所述爐子的任意溫度低于大約2500華氏度。
20. —種形成鉆頭的方法，包括制備鉆頭，所述鉆頭具有W基體和銅合金粘合劑；將所述鉆頭順序裝載到與帶式爐相關(guān)聯(lián)的輸送帶上；以獲得大約30分鐘的爐子內(nèi)駐留時(shí)間的速率移動(dòng)所述鉆頭通過(guò)該爐子；以及 利用自動(dòng)卸載機(jī)將鉆頭卸載到冷卻站。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括在水循環(huán)冷卻壓濾機(jī)中冷卻所述鉆頭。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述冷卻鉆頭的步驟包括利用溫度為大約100 華氏度的水并且在壓力約為lOOOp. s. i的環(huán)境下冷卻所述鉆頭。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述爐子工作在大約2000華氏度的目標(biāo)溫度下。
24. —種用于制造鉆頭的系統(tǒng)，包括 裝載站；帶式爐，與所述裝載站連通，所述帶式爐具有比2500華氏度低的工作溫度，并且輸送 帶被構(gòu)造用于將鉆頭移動(dòng)通過(guò)所述第一加熱部分；以及卸載站，與所述帶式爐連通，所述裝載站、所述帶式爐以及所述卸載站被構(gòu)造用于按順 序連續(xù)移動(dòng)鉆頭，以在所述帶式爐中執(zhí)行加熱過(guò)程。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括冷卻站和用于將鉆頭從所述卸載站移動(dòng) 到所述冷卻站的自動(dòng)裝載機(jī)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述裝載站包括輸送帶；
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述卸載站包括輸送帶；
28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述帶式爐被構(gòu)造成沿其長(zhǎng)度產(chǎn)生溫度梯度。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，所述帶式爐包括具有前端溫度的前端分段、具 有中心溫度的中心分段以及具有后端溫度的后端分段，其中，前端溫度相對(duì)于目標(biāo)溫度在 大約-100華氏度至大約-500華氏度的范圍內(nèi)變化，中心溫度相對(duì)于目標(biāo)溫度在大約-100 華氏度至大約-300華氏度的范圍內(nèi)變化，后端溫度相對(duì)于目標(biāo)溫度在大約-100華氏度至 大約+10華氏度的范圍內(nèi)變化。
全文摘要
一種用于制造鉆頭的方法，包括順序移動(dòng)多個(gè)鉆頭通過(guò)帶式爐；以及在將鉆頭移動(dòng)通過(guò)帶式爐后，利用自動(dòng)裝置將鉆頭移動(dòng)到冷卻站。一種用于制造取芯鉆頭的連續(xù)工藝，還可以包括將鉆頭放置在帶式爐的輸送帶上；利用所述輸送帶將鉆頭輸送通過(guò)該帶式爐；利用自動(dòng)過(guò)程從所述輸送帶卸下鉆頭；以及冷卻鉆頭。
文檔編號(hào)B23P15/32GK101720267SQ200880020988
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者德魯·馬克·巴特勒, 托德·A·耐維奈爾, 艾瑞克·M·高 申請(qǐng)人:長(zhǎng)年Tm公司