[发明专利]接合不同尺寸和形状的烧结部件的方法

说明书

技术领域

本申请涉及将不同尺寸和/或形状的部件或构件接合在一起以形成单个主体的方法，并且更具体地，涉及接合不同尺寸和/或形状的烧结部件以形成单个工具或者耐磨件的方法。

背景技术

高耐磨材料，例如硬质合金，广泛用于岩石和金属钻凿工具和耐磨部件。这些材料制成的主体经常以粉末冶金方法制造，也就是压实并烧结。

有许多方法用于接合多构件硬质合金主体。多部件硬质合金主体能够由不同的生坯体独立地形成。有时，独立地形成的生坯体也被独立地烧结，并且有时在磨削之后，例如通过锡焊、铜焊、直接压制或者收缩装配进行组装，以形成多区域硬质合金主体。因此，烧结后的主体的期望形式通常在烧结之前获得，在这之后，部分主体被烧结在一起，以形成具有所需要的、通常复杂的几何形状的主体，这是因为烧结体的机加工十分昂贵。

例如，生产多尺寸工具的标准方法包括生产具有最大尺寸的部件，然后，在烧结之前、之后去除材料或者在烧结之前以及之后均去除材料。这导致了大量的硬质合金损失。

替代地，独立形成的主体被组装，然后进行烧结。然而，包括独立形成的主体的、相同组分的不同组合对于烧结具有不同响应。成分的每一种组合均独特地响应于烧结温度、时间、气氛或者上述的任意组合，并且由此独特地收缩。

此外，由于大量液相迁移相当长的距离进入到各个主体中，故存在缺陷。有时，这会导致剧烈的成分变化。

已知的是形成由不同材料构成的复杂形状的物体，其中材料之间的界面可能会十分狭小。参见美国专利号6,315,945，其中布置多个分离主体，使得每个分离组件都与至少一个其它分离主体接触，以形成聚合体。然后，该聚合体在足以形成固化成形制品的温度、超大气压力、温度时间以及超大气压力时间下被固化。固化成形制品的形状由用以制成该制品的每个分离主体限定。然而，使用超大气压力是耗时且昂贵的。

美国专利号6,908,688也公开了使用超大气压力来形成具有不同接合体的硬质金属工具。在这一方法以及其它已知方法中，发生成分穿过部件边界的明显迁移。这能够导致脆化相的析出以及具有中间特性的长梯度区，这在严重的情况下导致大尺度上的密度变化且因此导致部件的扭曲。

因此，需要一种在无需压力、无边界处的晶粒生长或者昂贵材料浪费情况下接合或熔合预先烧结构件以形成具有复杂几何形状的工具的方法。

发明内容

在一个方面，本发明提供了接合多个部件以形成单个主体的方法，包括步骤：提供至少两个烧结部件，每个部件都是由硬质合金或者金属陶瓷制成的，至少一个烧结部件具有至少一个内部通道。该至少两个烧结部件被组装成单个主体的形状，其中该至少两个部件每个均具有接合面，并且当各个接合面相接触时，这些接合面在之间形成结合界面。组装后的所述至少两个部件承受真空或者气体氛围而不施加外部压力，并且承受足以使该至少两个烧结部件在结合界面处熔合在一起的温度，以形成单个主体。

在另一方面，耐磨工具包含多个烧结部件。该多个烧结部件中的至少一个具有至少一个内部通道。所述多个烧结部件每个均由硬质合金或者金属陶瓷制成，其中所述多个部件可以组装成单个主体的形状。接合面布置在所述多个烧结部件中的每个上，其中当组装这些部件时，各个接合面接触，以在它们之间形成结合界面，以便使得当组装后的部件承受真空或者气体氛围而不施加外部压力并且承受足以熔合该多个部件的温度时，该多个部件在相应的结合界面处接合在一起，形成单个主体。

通过以下参考附图关于最优实施例的详细描述，本公开的这些和其它目的、特征、方面和优点将变得更明显，其中：

附图说明

图1是例示本方法的步骤的流程图。

图2A是根据本方法制成的又一主体的透视图。

图2B是图2A中的主体的端视图。

图2C是沿图2A中的线I-I截取的主体的截面图。

图3A是根据本方法制成的又一主体的透视图。

图3B是图3A中的主体的端视图。

图3C是沿图3A中的线II-II截取的主体的截面图。

具体实施方式

参见图1和图2A-2C，描述了结合或者接合至少两个部件的方法。在第一步骤12中，提供多个部件32和34。这些部件能够具有同样尺寸或形状，也能够具有不同尺寸或形状。应当理解，根据本发明公开，能够接合多个部件，而不局限于形成单个主体30使用的特定部件数目。单个主体定义为由连接的多个部件构成的单一主体。例如，主体30可以是耐磨工具，比如具有不同直径部分的阶梯钻具。