[发明专利]切削工具嵌件

说明书

本发明涉及切削工具嵌件，特别是用在适合于从井膛(well bore，井筒)中去除壳体的切削工具中的随机分配嵌件。

背景技术

已知向下钻进磨机用于去除壳体、封隔器(packer)和其它井下岩屑以便修复孔。这样的工具也称为打捞工具，并可以包括适合于围绕其纵向轴线旋转的圆柱形本体，该圆柱形本体具有切削面，该切削面布置在外围刀片的面上，在这种情况下，该面垂直于切削动作(即，平行于或可能螺旋倾斜于该工具的旋转轴线)，或者布置在该工具的端面上，在这种情况下，该面基本平行于切削动作(例如，平放在该工具旋转轴线的径向平面上)。

在任一情况下，该工具本体均受到固定到其上的切削元件保护，所述切削元件由比形成待切削壳体或其它部件的金属(通常为钢)更硬的材料(通常为碳化钨复合材料)制成。该切削元件不仅保护该工具，当然还对被切削的本体进行机械加工。因此，期望该切削元件赋予工件有效的切削轮廓(profile)。另一方面，有两个要考虑的问题。首先，通过对壳体和封隔器进行机械加工来磨铣它们会对该工具有磨耗。在恶劣环境中切削嵌件和刀片等(它们安装在其上)将迅速地磨损。其次，无需很高的精度，因为该应用一般仅用于去除井壳体，而不是精密机械加工。

目前已知三种可选方案。在第一种方案中，一系列切削嵌件以如下方式被仔细地定向并安置在工具上，所述方式产生了最有效率的切削工具。将每个元件对齐成使该元件的锐刃以期望刀面角面对工件。在切削刃上面的该元件的面可以具有这种表面特征，所述的表面特征导致从断裂工件中形成削屑(shaving)，从而避免长螺旋削屑。这样的长削屑会产生这样的风险，即它们缠结成“鸟窝”，会使得切屑的去除成为潜在问题。如果几毫米的短屑片(chip)快速折断，则可以消除或至少减少形成鸟窝的风险。此外，利用常规方式容易确保在一个元件磨损且折断时，下一个元件同等地存在于最有效切削位置。然而，虽然该工具是理想的，但它构造起来是费时的，因而费用昂贵。

第二种方式是另一个极端。可以将从大量工具回收的旧碳化钨嵌件碾碎并破裂成形状不规则的片段。这些片段可以根据尺寸分类，然后随机分配在将形成工具的工作钻头(working bit)的工具表面上。碾碎的碳化钨一般通过钎焊工艺附于切削工具。在这个实施例中，随机嵌件可以在钎焊材料杆中供应，并简单地通过逐步熔化该钎焊杆和将碾碎的碳化钨嵌件粘结到该工具上来施加至该工具。替换地，该嵌件可以嵌入在棒中，许多嵌件可以自己固定(例如，通过钎焊)至工具本体上。在任一情况下，碾碎的碳化钨嵌件在工具上的安置完全是随机的，如同切削时每个嵌件呈现面对工件的那样。因此，尽管这种方式明显节省成本，但切削和耐磨损性能在某种程度上受损。任何给定嵌件都不能呈现清洁切削刃，而且即使可以，也会产生长的工件削屑。当然，必须说上述清洁切削并不是真正的问题。只要施加足够的压力和扭矩，就没有必要具有清洁切削刃。所有嵌件材料的等级不一定都是指定用于切削的，一些材料可能来自使用不同等级的碳化钨(碳化钨一般为当前材料的首选)的磨损应用。因此，虽然花费不多，但这种方式与上述第一种方式一样也不能执行。

然而，第三种方式是一个折衷方式，其中使用具有多个切削刃和切削面的几何形状嵌件，以便即使所述嵌件随机分配在工具上，它们也可能向工件呈现有效的切削面。当然，仅方形嵌件可能简单地“铺”在工具上以至于不会呈现切削面。而该嵌件提供了耐磨损面，该耐磨损面几乎不进行切削。从某种程度上说，形状的可用性当然受限于常规制造嵌件的工艺。在碳化钨嵌件情况下，通过将碳化钨和其它金属碳化物粉末与粘结剂物质(如钴)混合而方便地制造这些嵌件。然后将该混合物填充到冲模中，并在高压下将该碳化钨压制成具有冲模和端冲头形状的实体块(solid block)。一般地，该冲模是管状的，每端均被提供压力的冲头封闭。为了从模具中提取形成的嵌件，利用底部冲头通过冲模的开口将该嵌件推出模具。因此，嵌件一般具有恒定横截面以便能够从冲模排出嵌件。然后在高温1300-1500摄氏度(Deg C)下烧结该嵌件从而给予其最终的物理性能。

GB-A-2378670公开了一种嵌件，其为恒定横截面棱柱，该棱柱端为凹形的，并任选地具有凹陷或其它表面不规则。该横截面是复杂多边形，该多边形的内角和外角都小于180度，这提供了由嵌件侧部中的凹槽分隔的棱脊的波曲度。

本发明目的在于提供能够以常规方式制造但具有下面优势中的至少一种的嵌件：

趋向于产生更积极的(aggressive)切削动作，这种切削动作对于在磨铣时在向下钻进时经常遇到的金属和其它非金属部件的切削都是有益的；