[发明专利]用于挖掘工具的冲击尖端及使用挖掘工具的方法

说明书

技术领域

本公开总体涉及用于挖掘工具的超硬冲击尖端，含有超硬冲击尖端的挖掘工具组件，特别地但不仅限于道路铣削或采矿，以及制作和使用超硬冲击尖端的方法。

背景技术

公开号为WO/2008/105915的国际专利申请公开了高抗冲击工具具有在非平面界面结合至烧结金属碳化物衬底的超硬材料。在该界面，该衬底具有开始于衬底的圆柱形边缘并且终止于形成在衬底的高架平台式中心区域的锥形表面。超硬材料有具有半径为1.27-3.17mm的锋利尖端的尖的几何结构。从衬底的尖端到平台式中心区域的超硬材料的厚度是2.54-12.7mm。在其它实施方案中，衬底可以具有非平面界面。

编号为8061457的美国专利公开了高抗冲击工具含有在非平面界面结合至碳化物衬底的超硬材料。超硬材料包含具有基本上圆锥形的部分的基本上尖的几何结构，该基本上圆锥形的部分包含具有形成大于135度的角度的至少两个不同的连续的斜坡的锥形侧壁。从超硬材料的尖端到非平面界面的厚度大于碳化物衬底的厚度。超硬材料的量可以是碳化物衬底的量的75％-150％。从超硬材料的尖端到非平面界面的厚度可以大于碳化物衬底的厚度的两倍。超硬材料的尖端的半径可包含在1.27-3.17mm之间。

申请公开号为2010/0263939的美国专利申请公开高抗冲击工具含有在界面结合至烧结的金属碳化物衬底的烧结多晶金刚石(PCD)主体。该主体包含具有尖端的基本上尖的几何结构，并且该尖端包含分别在第一过渡和第二过渡连接主侧面和后侧面的弯曲表面。在第一过渡和第二过渡之间的尖端宽度小于衬底宽度的三分之一，并且该主体也包含大于衬底宽度的三分之一的从尖端至界面的主体厚度。

有对包含具有高的材料去除效率和高耐磨和高耐断裂的超硬尖端的挖掘工具的需要。

发明内容

从第一方面看，提供用于挖掘工具的冲击尖端，其包含在接合边界连接至衬底的冲击结构，冲击结构包含超硬材料或由超硬材料组成并且衬底包含碳化物材料或由碳化物材料组成；冲击尖端具有与超硬材料相连的近端的冲击端和由衬底限定的远端，侧面连接冲击端和远端；冲击端包括平坦的(换句话说，基本上平面的)尖端区域和从尖端区域延伸至侧面的外部区域；尖端区域基本上小于外部区域，尖端区域为至少约1mm²并且至多约25mm²。

冲击端可以包括由超硬材料限定的冲击表面，该冲击表面包括平坦的尖端区域和外部区域。

侧面可以限定中心纵轴。换句话说，侧面将具有对于纵轴旋转对称(中心纵轴在圆柱坐标体系中可以被称为圆柱轴)的形状。侧面将一直沿纵轴延伸并且在一些示例中在外形上可以是圆柱形的。在其它示例中，当在侧向横截面看时，侧面在外形上可以出现椭圆的，或者侧面可以有一些其它的具有中心的形状，中心纵轴穿过该中心。

外部区域将从尖端区域横向和纵向延伸，以便尖端区域纵向投射基本上超过冲击尖端的侧面。

尖端区域将包括在冲击表面上的至少一个尖端，该尖端被纵向隔开比在冲击表面上的任何其它尖端进一步远离接合边界和/或冲击尖端的远端。在一些示例中，在尖端区域上的所有尖端可以是距远端基底大致上等距的。

本发明设想了冲击尖端和挖掘工具的各种组合和设置，其中以下为非限制性和非穷举的示例。

在一些示例性的设置中，尖端区域可以为至少约2mm²或至少约3mm²。在一些示例中，尖端区域可以为至多约20mm²或至多约9mm²。

在一些示例性的设置中，外部区域可以为至少约50mm²或至少约100mm²。在一些示例中，外部区域可以为至多约500mm²或至多约200mm²。

在一些示例性的设置中，平坦的尖端区域可以为外部区域的至少约0.5％或至少约1％。在一些示例中，平坦的尖端区域可以为外部区域的至多约30％或至多约3％。

在一些示例性的设置中，尖端区域的最小直径尺寸可以是至少约1mm或至少约2mm；并且尖端区域的最大直径尺寸可以是至多约5mm或至多约3mm。如在这里使用的，直径尺寸是在被尖端区域限定的形状的一对对映点之间的距离。在尖端区域基本上是圆形的示例中，直径尺寸是圆的直径。

在一些示例性的设置中，尖端区域可以位于中心，以便冲击尖端的中心纵轴穿过它。