[发明专利]钻头和用于钻头的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻头，特别是一种用于旋转凿岩开采岩石的扩孔刀。此外本发明还涉及一种用于钻头、扩孔刀的制造方法。

背景技术

活性是对于由于浓度变化、在这里由于碳浓度的局部变化引起的化学势的变化的尺度。如果力求降低吉布斯(Gibb'sche)焓，则碳典型地扩散到一些区域，在这些区域内其活性较小并且它在中心可以降低化学势。在钢中的碳的活性典型地还随着在1000℃至1400℃的范围内渐降的温度和渐增的碳浓度而升高。在硬质合金中，特别在嵌入金属粘合剂中的碳化钨中，活性在该温度范围内显示出对温度的较小的依赖性。可以借助其碳浓度和也通过添加其他的合金材料影响硬质合金和特别是中间件的活性。此外可以通过过程环境影响活性。例如一个富氢的或富氧的过程气氛降低在钢中的碳浓度并且间接地降低碳的活性。碳在钢中或硬质合金中的活性可以例如在含氧的气体气氛中确定。从校准的二氧化碳浓度可以导出在固体中的化学势和碳的活性。例如由JP 4225858 B2已知一种类似的测量方法。理论计算能够实现根据材料成分计算出在钢或硬质合金中的碳的活性。为了确定制成的钻头的活性，在离开在钻削头与中间件的接合区域至少50μm的地方取出一些材料试样，在接合区域内在制造时由于扩散可能发生碳的化学势的平衡。

发明内容

一种钻头具有一个钻削头、一个中间件和一个杆。钻削头由一种烧结的含碳的硬质合金构成。中间件由钢构成并且沿一条轴线设置在钻削头与杆之间。在含铁的中间件中的碳的活性对于至少在1100℃至1470℃的温度范围内的温度等于或大于在烧结的硬质合金中的碳在该温度时的活性。

一种按照本发明的用于钻头的制造方法包括各步骤：将由一种含碳的硬质合金和一种粘合剂制成的生坯成型为一个钻削头；由一种含碳的铁基粉末成型一个中间件；将钻削头和中间件接合成一个半成品；在一个在中间件中的碳的活性至少与在生坯中的碳的活性一样大的温度下烧结半成品；以及将烧结的半成品材料锁合地接合在一个杆上。在一个钻头特别是一个扩孔刀中，在钻削头与中间件之间的接合区遭受很高的机械负荷。因此对接合区的质量和强度设置很高的值。在将钻削头烧结接合到中间件上的实验中，在大多数的钢中在接合区内都产生了易裂的、具有显微空隙的脆相。利用耗费的一系列实验可以作为适合的参数识别碳的活性，如果将其选择在钻削头中最多与在中间件中相同大小，则阻止易裂的接合区的构成。在硬质合金中的碳的浓度以约5wt％至7wt％明显高于在钢中的碳的浓度。因此如果确实如此令人惊喜的是，碳要从贫碳的中间件扩散到富碳的硬质合金中。

可以将中间件与作为生坯的钻削头接合。将中间件和钻削头共同在一个优选在1100℃与1450℃之间范围内的温度下共烧结。在钢中的碳的活性在该温度下大于在钻削头中的活性。碳的活性在中间件中在该温度下例如大于0.3。一种备选的制造方法在一个在1300℃与1470℃之间的温度下预烧结钻削头并且将烧结的钻削头与中间件的生坯接合。它们共同在一个较低的例如在1100℃与1350℃之间的温度下通过烧结进行接合。碳的活性必须在接合时校准，以致活性在中间件中高于在钻削头中。

在中间件中的碳的活性应该是高的，这本身仅被认为可以通过高的碳含量达到。不过碳含量降低铁基粉末的熔化温度，这增加成型和烧结的困难。在中间件中的碳含量可以为至少0.20wt％，例如至少0.5wt％，最多1.5wt％，例如最多1.1wt％。可以使用至少20％至最大80％，优选直到40％的高的镍份额，以便提高碳的活性，因此在较小的碳浓度时得到高的活性。

一种实施形式设定，烧结的硬质合金的粘合剂具有在6wt％与9wt％之间的份额。粘合剂的份额决定性地影响在硬质合金中的碳的碳含量和活性，其硬质合金相优选由二元的或三元的碳化物构成，例如碳化钨。粘合剂可以具有至少20wt％份额的钴。富钴粘合剂例如单纯由钴构成的粘合剂，在烧结温度下显示出较高的大于0.3的活性。

一种实施形式设定，钻削头通过烧结过程材料锁合地与中间件连接。中间件优选是烧结的。一种实施形式设定，钻削头的长度沿轴线等于或小于中间件的长度。

附图说明

下面的说明书借助示例性的实施形式和附图阐述本发明。在附图中：

图1示出一个钻头。

具体实施方式

图1示出一个钻头10的一种实施形式，该钻头特别适用于凿孔应用。钻头10具有一个钻削头11和一个杆12。杆12基本上是圆柱形的并且可以设有螺旋13并且在插入端15的区域内设有键槽14。