[发明专利]切割器组件及其制造方法

说明书

一种用于切割工具的切割器组件具有：超硬材料的超硬体积，该超硬体积具有近端和远端并且包括空腔；以及盖件构件。该超硬体积在该远端具有超硬表面，该远端包括切刃。该空腔在该远端处具有空腔开放端。该超硬表面包括与该空腔开放端毗连的空腔外围区，并且该盖件构件具有盖件外围区，该盖件外围区被配置为与该空腔外围区配合以允许该盖件构件在该空腔开放端覆盖该空腔；被覆盖的空腔在该超硬体积内提供了容纳腔室。还披露了一种用于制造切割器组件的方法。

技术领域

本披露总体上涉及切割器组件，该切割器组件用于切割工具、具体但不排他地用于钻地钻头、和/或包含多晶金刚石(PCD)材料或多晶立方氮化硼(PCBN)材料。

背景技术

多晶金刚石(PCD)和多晶立方氮化硼(PCBN)材料等超硬材料用于各种各样用于切割、机加工、钻削或剥蚀坚硬或磨蚀性材料(比如岩石、金属、陶瓷、复合材料和含木料的材料)的工具中。例如，用在工业工具或凿岩钻头中的超硬切割器元件在使用中可能暴露在高温以及高磨损或侵蚀的条件下。这使得测量局部切割条件或评估切割器元件的工作条件变得具有挑战性。

例如，用于在地层中凿孔以进行石油或天然气勘探的钻头包括PCD切割器元件阵列，将驱动它们猛击地表下方深处的岩石。PCD切割器元件的操作深度增大了评估其工作条件的难度。由于将钻头拉到地面以检查切割器元件的成本很高，因此需要能够在钻头在井下(DTH)凿岩时在原位执行此操作。

Stoney,R,GE O’Donnell和D Geraghty(“Dynamic wireless passive strainmeasurement in CNC turning using surface acoustic wave sensor(使用表面声波传感器进行CNC车削中的动态无线无源应变测量)”,Int J Adv Manuf Techol[国际先进制造技术期刊],斯普林格,2013年6月20日)披露了使用表面声波(SAW)来监测机床条件。应变敏感性无线无源SAW传感器系统固定至工具固持器，切割器元件安装在工具固持器上。在使用中，询问设备向传感器发送RF能量脉冲，然后切断以接收“类似回声”的响应信号，该响应信号可能包含有关SAW系统响应的振幅和相位信息。

需要在使用中确定切割器元件(具体地但不排他地用于钻地钻头)的一种或多种条件，而在切割器元件的工作寿命期间不使传感器设备显著退化。

发明内容

从第一方面来看，提供了一种用于切割工具的切割器组件，该切割器组件包括：超硬材料的超硬体积，该超硬体积具有近端和远端并且包括空腔；以及盖件构件；该超硬体积在该远端处具有超硬表面，该远端包括切刃；该空腔在该远端处具有空腔开放端；该超硬表面包括与该空腔开放端毗连的空腔外围区；该盖件构件包括盖件外围区，该盖件外围区被配置为与该空腔外围区配合以允许该盖件构件在该空腔开放端处覆盖该空腔；被覆盖的空腔在该超硬体积内提供了容纳腔室。

从第二方面来看，提供了一种制造上述切割器组件的方法，该方法包括：提供包括超硬材料的超硬体积的本体，该超硬体积具有近端和远端；加工该超硬体积以在该远端处形成切刃；从该远端去除材料以形成具有空腔开放端的空腔、和与该空腔开放端毗连的空腔外围区；提供包含该超硬材料的盖件板；以及将该盖件板加工形成板外围区，该板外围区被配置为与该空腔外围区配合；以及将该板外围区接合至该空腔外围区。

本披露设想了各种示例方法和系统，其中各种非限制性、非穷举性的示例和变体被描述如下。

在一些示例性布置中，该盖件组件可以包括被容纳在该容纳腔室内的电子设备。

在一些示例性布置中，该盖件组件可以包括接合层，该接合层将该盖件外围区接合至该空腔外围区以将该盖件构件附接至该超硬体积并覆盖该空腔。例如，该接合层可以包含金属合金材料；该接合层可以包含金属合金，该金属合金含有以下中的一种或多种：Al、Ni、Cu、Si、Au、Sn以及In。