[发明专利]超硬嵌件在钻头主体中的直接铸造

权利要求书

1.一种用于移除材料的装置，所述装置包括：

具有多个刀片和旋转轴线的钻头主体；

第一多晶金刚石(PCD)嵌件，其直接铸造至所述多个刀片中的第一刀片的第一排中，所述第一PCD嵌件包括在第一刀片中被完全暴露的正面和与所述正面相邻的第二面；

至少部分地支撑所述第一PCD嵌件的背衬；以及

第二PCD嵌件，其直接铸造至所述第一刀片的第二排中，所述第二排相对于所述钻头主体围绕所述旋转轴线的旋转方向位于所述第一排后面，所述第二PCD嵌件与所述背衬相邻，所述第二PCD嵌件具有正面，所述第二PCD嵌件的所述正面的至少一部分暴露在所述第一刀片中。

2.根据权利要求1所述的装置，所述第一PCD嵌件或所述第二PCD嵌件中的至少一个具有碳酸盐催化剂。

3.根据权利要求1所述的装置，所述第一PCD嵌件或所述第二PCD嵌件中的至少一个具有三维正面。

4.根据权利要求1所述的装置，所述第二PCD嵌件具有至少部分被所述第一刀片的一部分覆盖的正面。

5.根据权利要求1所述的装置，所述第二PCD嵌件在所述旋转方向上与所述第一PCD嵌件对齐。

6.根据权利要求1所述的装置，所述第二PCD嵌件相对于所述第一PCD嵌件径向移位0.5的径向位移比率，其中所述径向位移比率是所述第二PCD嵌件的所述径向位移与所述第一PCD嵌件的直径的比率。

7.根据权利要求1所述的装置，所述第一排具有与所述第一PCD嵌件相邻的第三PCD嵌件，所述第一PCD嵌件与所述第三PCD嵌件之间的第一排间隔以介于1.1与2.0之间的第一排比率与所述第一PCD嵌件的直径相关。

8.根据权利要求1所述的装置，所述第二排具有与所述第二PCD嵌件相邻的第四PCD嵌件，所述第二PCD嵌件与所述第四PCD嵌件之间的第二排间隔以介于1.1与2.0之间的第一排比率与所述第二PCD嵌件的直径相关。

9.一种制造钻头的方法，所述方法包括：

形成多晶金刚石(PCD)嵌件；

将所述PCD嵌件的背面定位成与钻头主体模具中的前体材料接触，所述前体材料围绕所述PCD嵌件的机械互锁；以及

在不高于1700℉(927℃)的固化温度下固化所述前体材料以形成钻头主体和至少一个刀片，其中，所述PCD嵌件被直接铸造到所述至少一个刀片中。

10.根据权利要求9所述的方法，形成所述PCD嵌件包括在高温下用碳酸盐粘结剂烧结所述PCD嵌件。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括分解所述碳酸盐粘结剂的至少一部分。

12.根据权利要求11所述的方法，分解所述碳酸盐粘结剂的至少一部分包括将所述PCD嵌件加热至高于932℉(500℃)的温度。

13.根据权利要求9所述的方法，所述前体材料包括金刚石砂砾。