转接器和包括该转接器的耐磨工具的制作方法

本公开涉及一种与耐磨工具一起使用的转接器。具体地，本公开涉及包括结合在其中的金刚石复合材料的转接器，并且该转接器被配置为容纳在耐磨工具的互补安装座以及如此形成的耐磨工具中。

背景技术：

1、采矿和挖掘需要破碎、减少和去除大量岩石，这通常使用专门设计的诸如截齿、钻头、铲斗等之类的耐磨工具来实现。例如，截齿可以具有带有碳化钨尖端的钢体，这对于破碎软到中硬的岩石是有效的。然而，当需要破碎硬岩石时(商业上越来越多的情况)，碳化钨就不适合，因为尖端和岩石之间的界面处会产生高温。这会导致碳化钨软化并导致尖端快速磨损。

2、为了解决这个问题，开发了先进的金刚石复合材料(adc)以及将它们结合到耐磨工具主体中的技术。以本技术人的名字且其全部内容通过引用并入本文的wo 2001/88322描述了使由金属基质复合材料(mmc)来将adc有效地结合至碳化钨或钢耐磨工具基材。此类adc包括热稳定金刚石复合材料(tsdc)，其具有结合在碳化硅内的金刚石晶粒，并且已发现其耐磨性比碳化钨高出几个数量级。碳化硅使tsdc在高达1200℃左右的温度下仍能保持其性能，并且tsdc优异的导热性可以更好地散发所产生的热量。

3、虽然此类adc材料在使用中，特别是在破碎较硬的岩石类型时，具有显著优势，但由于将多个tsdc切削尖端结合到耐磨工具中的挑战性和成本，阻碍了其广泛的商业应用。当制备在其耐磨面上具有许多单独的耐磨尖端或表面的耐磨工具时，这尤其具有挑战性。虽然将尖端压配合到耐磨工具主体中的成本较低，但配合必须非常精确，因此需要将被容纳到耐磨工具安装座中的tsdc区域的精确尺寸。金刚石复合材料(例如tsdc)由于其固有的硬度而极难加工，这大大增加了生产成本。这导致在破碎岩石情况下使用劣质碳化钨或类似材料，而这些材料不是最佳的，或者在适当制备tsdc尖端耐磨工具时会产生大量额外费用。

4、对已包括在本说明书中的文件、行为、材料、装置、文章等的任何讨论，不应被视为承认这些内容中的任何部分或所有内容像在所附权利要求中的每一项的优先权日期之前就存在那样，形成现有技术基础的一部分或者是与本公开相关的领域中的公知常识。

5、贯穿本说明书，词语“包含”或诸如“含有”或“包括”的变体将被理解为暗示包括规定的一个要素、整数或步骤，或者一组要素、整数或步骤，但不排除任何其他要素、整数或步骤，或者要素、整数或步骤组。

技术实现思路

1、本公开提供了一种用于容纳结合在其中的金刚石复合材料的转接器；包括这种转接器的耐磨工具；形成这种耐磨工具的方法以及使用这种耐磨工具的方法。

2、一个重大挑战是在单个耐磨工具中包含多个金刚石复合材料耐磨尖端，同时确保在每个金刚石复合材料和基材之间形成牢固的结合。金刚石复合材料(例如tsdc)由于其固有的硬度而极难加工，这意味着金刚石复合材料耐磨尖端不太可能具有均匀的尺寸。将多个金刚石复合材料耐磨尖端结合到耐磨工具内的凹部的一个重大挑战是考虑制造工艺中众多mmc区域的体积变化。

3、人们已经认识到，通过使用适当的转接器可以应对精确确定不规则形状的金刚石复合材料的维度或尺寸以及考虑多个mmc区域的体积变化的挑战。金刚石复合材料可以如wo 2001/88322中所述那样合成为所需的大致尺寸，然后使用mmc结合在转接器内。mmc的使用允许在金刚石复合材料与转接器的配合方面存在一定量的公差，因此不需要对金刚石复合材料进行精确机加工，并且金刚石复合材料呈现的不规则表面通常也是可接受的。mmc将金刚石复合材料结合到转接器中，同时填充两者之间的任何间隙或不必要的空隙，从而有效地提供准备好安装在耐磨工具的安装座内的已修改耐磨元件。每个转接器都是单独制造的，这解决了在制造工艺中同时考虑单个耐磨工具内mmc多个区域中体积波动的重大问题。有利地，这允许更好地控制由于制造期间的温度变化而导致的体积波动，并且增加耐磨尖端与转接器的凹部之间必然牢固结合的可能性。

4、由于转接器可以由常见的基材材料(例如钢)制成，因此可以非常方便对其进行精确加工，以便在随后将其压配合到安装座中时形成最佳的过盈配合。因此，转接器的使用允许采用常见的压配合方法来将金刚石复合材料安装在耐磨工具内。这允许快速且相对低成本地在耐磨工具内附接并形成多个金刚石复合材料耐磨尖端的强过盈配合。mmc的使用确保金刚石复合材料牢固地结合到转接器上。方便地，本公开的方法意味着耐磨工具(适当地呈现tsdc)可以仅使用通用工程车间设施来制备，而不需要任何其他hpht(高压、高温)设备。合适的工具可包括车床、压力机、测量设施和加热装置(感应加热器等)。因此，所概述的方法允许将多个tsdc配合到单个耐磨工具中的工艺由使其商业化的通用工程车间或现场车间来完成。

5、本公开的一个方面提供了一种用于呈现金刚石复合材料的转接器，该转接器包括：

6、(a)主体，其限定一凹部；和

7、(b)金刚石复合材料，其由金属基质复合材料结合在凹部内，

8、其中转接器主体被配置为直接容纳在形成于耐磨工具的耐磨面上的互补安装座内。

9、在实施例中，金刚石复合材料经由金属基质复合材料结合至凹部的表面。

10、在一些实施例中，金属基质复合材料在金刚石复合材料和凹部的表面之间形成一层。

11、在一些实施例中，转接器被配置为可释放地容纳在耐磨工具的互补安装座中。

12、在实施例中，转接器主体被配置为至少局部地容纳在互补安装座内。

13、在实施例中，转接器主体被配置为基本上被容纳在互补安装座内。

14、在实施例中，转接器主体被配置为一旦被容纳在互补安装座内就与互补安装座的壁直接接触。

15、在实施例中，该转接器主体被配置为一旦被容纳在互补安装座内就抵靠互补安装座的壁。

16、在实施例中，该转接器主体被配置为一旦其被容纳在互补安装座内就与互补安装座的壁摩擦接合。

17、在实施例中，该转接器被配置为通过机加工主体的外表面而被容纳在耐磨工具的互补安装座中。

18、在实施例中，该金属基质复合材料在金刚石复合材料和凹部之间形成一结合层。

19、在实施例中，该转接器主体由钢形成。

20、在实施例中，该金刚石复合材料延伸超出转接器主体的上部范围。

21、在实施例中，金刚石复合材料呈现出具有至少一个倾斜面的面向外的区域。

22、本公开的另一方面提供了一种耐磨工具，包括：

23、(a)工具主体，其包括设置在工具主体上的至少一个安装座；和

24、(b)转接器，其包括限定凹部的主体和由金属基质复合材料结合在凹部内的金刚石复合材料，

25、其中转接器被容纳在至少一个安装座内。

26、在实施例中，该工具主体的至少一个安装座与转接器主体互补。

27、在实施例中，该转接器主体直接容纳在至少一个安装座内。

28、在实施例中，至少一个安装座形成在耐磨工具的耐磨面上。

29、在一些实施例中，该工具主体包括多个安装座，每个安装座均容纳有转接器。

30、在实施例中，该转接器与其容纳在其中的安装座配合地接合。

31、在实施例中，该配合接合是过盈配合。

32、在实施例中，该转接器被容纳在安装座内，使得金刚石复合材料延伸超出安装座设置在其中的耐磨工具的耐磨面。

33、本公开的另一方面提供了一种制备耐磨工具的方法，包括以下步骤：

34、(a)提供一种转接器，该转接器包括限定凹部的主体和由金属基质复合材料结合在该凹部内的金刚石复合材料；

35、(b)提供一种包括工具主体的工具，该工具主体包括设置在工具主体上的至少一个安装座，该安装座与转接器互补；和

36、(c)将转接器定位在工具主体的至少一个安装座内，从而制备耐磨工具。

37、在实施例中，该转接器以过盈配合位于工具主体的至少一个安装座内。

38、在实施例中，所述定位是压配合步骤以实现过盈配合。

39、在实施例中，该转接器主体直接容纳在至少一个安装座内。

40、在实施例中，所述至少一个安装座形成在工具的耐磨面上。

41、在一些实施例中，该方法还包括步骤(bi)：在步骤(c)之前修改转接器主体以被容纳在工具主体中的至少一个安装座中。

42、在某些实施例中，所述修改是对转接器主体进行机加工。

43、在实施例中，该工具主体包括多个安装座。

44、在实施例中，在工具主体的多个安装座中的每个内设有单独的转接器。

45、本公开的又一个方面提供了一种破碎岩石的方法，包括以下步骤：

46、(a)提供一种耐磨工具，该耐磨工具包括工具主体和转接器，该工具主体包括设置在该工具主体内的至少一个安装座，而该转接器容纳在该至少一个安装座内，并且该转接器包括限定凹部的主体和用基质金属复合材料结合在该凹部内的金刚石复合材料；和

47、(b)使岩石与耐磨工具接触，从而破碎岩石。