[发明专利]置换构件和使用这种置换构件制造钻地旋转钻头的钻头体的方法

权利要求书

1.一种在形成钻地旋转钻头的至少一部分钻头体时使用的置换构件，所述置换构件包括具有外表面的主体，所述外表面构造为在钻头体至少部分地围绕置换构件形成时界定钻地旋转钻头的钻头体的至少一个表面，所述置换构件的主体包括下列至少之一：

由所述置换构件的表面界定的内腔；和

具有大约百分之二十(20％)到大约百分之七十(70％)体积比的孔隙度的材料。

2.如权利要求1所述的置换构件，其中，所述置换构件主体的至少外表面大体上不含碳。

3.如权利要求1所述的置换构件，其中，所述置换构件的主体大体为圆柱形。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的置换构件，其中，所述置换构件的主体为空心的，并且包括大体上封闭的第一端部和相对的、大体上敞开的第二端部。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的置换构件，其中，所述置换构件的主体包括陶瓷材料。

6.如权利要求5所述的置换构件，其中，所述陶瓷材料包括氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)、二氧化铈(CeO₂)、氧化镁(MgO)、二氧化硅(SiO₂)、四氮化三硅(Si₃N₄)、氧化锌(ZnO)和氧化锆(ZrO₂)中至少之一。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的置换构件，其中，所述置换构件的主体包括具有大约百分之三十(30％)到大约百分之五十(50％)体积比的孔隙度的材料。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的置换构件，其中，所述置换构件的主体还包括大体上无孔隙外部区域，所述无孔隙外部区域包括所述置换构件的至少一部分外表面。

9.一种用于形成钻地旋转钻头的钻头体的方法，所述方法包括：

形成至少一个包括有主体的置换构件，所述主体具有至少下列之一：

由所述至少一个置换构件的表面界定的内腔；和

具有大约百分之二十(20％)到大约百分之七十(70％)体积比的孔隙度的材料；

围绕所述至少一个置换构件形成钻地旋转钻头的至少一部分钻头体；和

使用所述至少一个置换构件界定所述钻地旋转钻头的至少一部分表面。

10.如权利要求9所述的方法，其中，围绕所述至少一个置换构件形成钻地旋转钻头的至少一部分钻头体包括：

使所述至少一个置换构件定位在模型腔室内的选定位置处；

使所述模型腔室充满多个硬质颗粒；和

使所述多个硬质颗粒渗入熔化的基体材料。

11.如权利要求10所述的方法，还包括，选择所述模型腔室内的选定位置以对应于钻地旋转钻头的切削元件凹窝的位置。

12.如权利要求9所述的方法，其中，围绕所述至少一个置换构件形成钻地旋转钻头的至少一部分钻头体包括：

压制多个硬质颗粒和包括基体材料的多个颗粒以形成生钻头体或半生钻头体；

在所述生钻头体或半生钻头体上形成至少一个凹部；

将所述至少一个置换构件至少部分地插入所述至少一个凹部中；和

将所述生钻头体或半生钻头体烧结到最终密度以形成所述钻地旋转钻头的至少一部分钻头体。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在所述生钻头体或半生钻头体上形成至少一个凹部包括将所述至少一个凹部构造为形成钻地旋转钻头的切削元件凹窝。

14.如权利要求9-13中任意一项所述的方法，还包括：

形成多个均包括有主体的置换构件，所述主体具有至少下列之一：

由所述至少一个置换构件的表面界定的内腔；和

具有大约百分之二十(20％)到大约百分之七十(70％)体积比的孔隙度的材料；

围绕所述多个置换构件形成钻地旋转钻头的至少一部分钻头体；和

使用所述多个置换构件在钻地旋转钻头的表面上界定多个切削元件凹窝。

15.如权利要求9-14中任意一项所述的方法，其中，形成至少一个置换构件还包括使所述至少一个置换构件的主体成形以具有大体圆柱形形状。