Абразивная режущая кромка абразивного инструмента и способ ее формирования и замены

Абразивная режущая кромка абразивного инструмента и способ ее формирования и замены

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в целом относится к абразивным инструментам, используемым для бурения, резки и шлифовки бетона, природного камня и других твердых материалов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству, которое обеспечивает крепление нескольких абразивных сегментов к абразивному инструменту, и способ формирования указанного устройства, а также замены при износе.

Буровая коронка является одним типом абразивного инструмента, который использует абразивные сегменты, включающие алмазы для бурения отверстий в бетоне. Стандартная алмазная буровая коронка, которая может быть использована для бурения отверстий в бетонной конструкции (такой как стена, пол, потолок, колонна, настил моста и подобное), изготовлена посредством присоединения отдельных содержащих алмазы сегментов к передней поверхности стальной трубы. Алмазная буровая коронка прорезает отверстие посредством использования электрического или гидравлического двигателя для вращения буровой коронки вокруг ее продольной оси, и при этом буровую колонку толкают вперед или вручную, или посредством автоматического подающего механизма для обеспечения прохождения. Предпочтительно бурение может быть произведено с использованием смазочно-охлаждающей жидкости (такой как вода), однако сухое бурение также может быть выполнено. При использовании такого способа образуется внешняя стенка цилиндрического отверстия, и, кроме того, одновременно образуется внутреннее тело, которое отделяется от бетонной конструкции при полном прохождении алмазной буровой коронки через структуру.

Со временем,; алмазные сегменты изнашиваются и должны быть заменены. Процесс замены алмазных сегментов на буровой коронке известен как восстановление режущей кромки буровой коронки. Стандартный процесс восстановления режущей кромки буровой коронки будет зависеть от того, как закреплены алмазные сегменты на передней поверхности стальной трубы. Например, алмазные сегменты могут быть припаяны, приварены лазером или закреплены вакуумным спеканием на передней поверхности стальной трубы. В случае припаянных алмазных сегментов, лицо, производящее ремонт буровой коронки, должно отпаять остатки изношенных алмазных сегментов от поверхности стальной трубы и припаять новые алмазные сегменты к той же поверхности трубы. В результате указанного процесса восстановления режущей кромки стальная труба с присоединенными к ней новыми алмазными сегментами обычно будет короче на несколько миллиметров. В целом укорачивание обычно происходит, если трубу обрезают сразу за алмазными сегментами для того, чтобы избежать отпаивания, и это обычно происходит в ремонтной мастерской. Однако если процесс восстановления режущей кромки выполняется непосредственно на строительной площадке, то доступен только вариант отпаивания и последующего припаивания новых сегментов. В целом, процесс восстановления режущей кромки позволяет снизить затраты, связанные с буровой коронкой, что в конечном счете снижает затраты на бурение отверстий в бетонных и подобных конструкциях.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте осуществления изобретения предлагается устройство для крепления нескольких абразивных сегментов к абразивному инструменту, содержащему вращающийся корпус с внешним диаметром и внутренним диаметром. В этом варианте осуществления, устройство содержит несущий элемент содержащий первую часть, в которой установлены несколько абразивных сегментов, и вторую часть, противоположную первой части, которая прикрепляется к вращающемуся корпусу. Вторая часть содержит выступающий из нее буртик, который способствует центрированию с вращающимся корпусом.

Во втором аспекте осуществления изобретения предлагается режущая кромка буровой коронки, которая содержит несколько абразивных сегментов и несущий элемент, в котором установлены несколько абразивных сегментов. Несущий элемент имеет первую часть, выполненную для установки нескольких абразивных сегментов, и вторую часть, противоположную первой части, которая прикрепляется к одному концу цилиндрического корпуса буровой коронки, имеющему внутренний диаметр и внешний диаметр, вторая часть содержит выступающий из нее буртик, который способствует центрированию несущего элемента по отношению к внутреннему диаметру и внешнему диаметру цилиндрического корпуса буровой коронки.

В третьем аспекте осуществления изобретения предлагается буровая коронка, содержащая режущую кромку буровой коронки, содержащую кольцеобразный несущий элемент, имеющий первую часть с прикрепленными к ней несколькими абразивными сегментами и вторую часть, содержащую выступающий из нее буртик. Буровая коронка дополнительно содержит цилиндрический корпус буровой коронки, имеющий внутренний диаметр и внешний диаметр, на одном конце которого устанавливается режущая кромка буровой коронки. Буртик способствует центрированию режущей кромки буровой коронки относительно внутреннего диаметра и внешнего диаметра цилиндрического корпуса буровой коронки.

В четвертом аспекте осуществления изобретения предлагается способ формирования режущей кромки буровой коронки. В этом варианте осуществления способ включает: выполнение несущего элемента, имеющего первую часть и вторую часть, противоположную первой части, при этом вторая часть имеет проходящий из нее буртик, способствующий центрированию несущего элемента по отношению к внутреннему диаметру и внешнему диаметру цилиндрического корпуса буровой коронки; и присоединение нескольких алмазных сегментов к первой части.

В пятом аспекте осуществления изобретения предлагается способ формирования буровой коронки. В этом варианте осуществления способ включает: выполнение режущей кромки буровой коронки, содержащей кольцеобразный несущий элемент, имеющий первую часть с несколькими прикрепленными к ней абразивными сегментами и вторую часть, противоположную первой части, содержащую проходящий из нее буртик; выполнение цилиндрического корпуса буровой коронки, имеющего внутренний диаметр и внешний диаметр, на одном конце которого устанавливают режущую кромку буровой коронки; центрирование буртика второй части режущей кромки буровой коронки по отношению к внутреннему диаметру и внешнему диаметру цилиндрического корпуса буровой коронки; и присоединение режущей кромки буровой коронки к цилиндрическому корпусу буровой коронки после центрирования буртика второй части режущей кромки буровой коронки по отношению к внутреннему диаметру и внешнему диаметру цилиндрического корпуса буровой коронки.

В шестом аспекте осуществления изобретения предлагается способ восстановления режущей кромки буровой коронки. В этом варианте осуществления способ включает: удаление изношенной режущей кромки буровой коронки с цилиндрического корпуса буровой коронки, имеющего внутренний диаметр и внешний диаметр, на одном конце которого устанавливают режущую кромку буровой коронки; предоставление неизношенной режущей кромки буровой коронки, содержащей кольцеобразный несущий элемент, имеющий первую часть с несколькими прикрепленными к ней абразивными сегментами и вторую часть, противоположную первой части, содержащую проходящий из нее буртик; центрирование буртика второй части неизношенной режущей кромки буровой коронки по отношению к внутреннему диаметру и внешнему диаметру цилиндрического корпуса буровой коронки; и присоединение неизношенной режущей кромки буровой коронки к цилиндрическому корпусу буровой коронки после центрирования буртика второй части режущей кромки буровой коронки по отношению к внутреннему диаметру и внешнему диаметру цилиндрического корпуса буровой коронки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фиг.1 представляет собой общий вид несущего элемента, используемого в режущей кромке буровой коронки, согласно одному варианту осуществления;

Фиг.2 представляет собой вид сверху несущего элемента,

изображенного на фиг.1, согласно одному варианту осуществления;

Фиг.3 представляет собой вид сверху несущего элемента, изображенного на фиг.2, с прикрепленными к нему абразивными сегментами согласно одному варианту осуществления;

Фиг.4 представляет собой общий вид несущего элемента и абразивных сегментов, изображенных на фиг.3, согласно одному варианту осуществления;

Фиг.5 представляет собой вид сверху несущего элемента, изображенного на фиг.1, согласно второму варианту осуществления;

Фиг.6 представляет собой вид сверху несущего элемента, изображенного на фиг.5, с прикрепленными к нему абразивными сегментами согласно одному варианту осуществления;

Фиг.7 представляет собой общий вид несущего элемента и абразивных сегментов, изображенных на фиг.6, согласно одному варианту осуществления;

Фиг.8 представляет собой общий вид несущего элемента, используемого в режущей кромке буровой коронки согласно второму варианту осуществления;

Фиг.9 представляет собой вид сверху несущего элемента, изображенного на фиг.8, согласно одному варианту осуществления;

На Фиг.10 изображена буровая коронка с режущей кромкой буровой коронки, установленной на цилиндрическом корпусе буровой коронки согласно одному варианту осуществления;

На Фиг.11 изображено поперечное сечение режущей кромки буровой коронки с несущим элементом, изображенным на фиг.1. который установлен на цилиндрическом корпусе буровой коронки, изображенном на фиг.10, согласно одному варианту осуществления;

На Фиг.12 изображена буровая коронка с режущей кромкой буровой коронки, установленной на цилиндрическом корпусе буровой коронки, согласно второму варианту осуществления; и

На Фиг.13 изображено поперечное сечение режущей кромки буровой коронки с несущим элементом, изображенным на фиг.8, который установлен на цилиндрическом корпусе буровой коронки, изображенном на фиг.12, согласно одному варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно графическому материалу, на фиг.1-2 изображен несущий элемент 10, используемый как часть режущей кромки абразивного инструмента согласно одному варианту осуществления. В одном варианте осуществления, несущий элемент 10 может быть использован как часть режущей кромки буровой коронки, используемой с буровой коронкой в буровом инструменте. Как изображено на фиг.1-2, несущий элемент 10 представляет собой кольцеобразный несущий элемент, который может быть сплошным металлическим диском, кольцом, кольцевым сегментом или плитой. Хотя несущий элемент 10 изображен как кольцеобразный, специалисту в данной области техники будет понятно, что несущий элемент может иметь разнообразные формы, и что идеи настоящего изобретения не ограничены любой конкретной формой несущего элемента. Несущий элемент 10 может включать поддающиеся тепловой обработке легированные сплавы, такие как 30CrNiMo8, 25CrMo4, 75Crl, C60, или простую конструкционную сталь, такую как St 60. Раскрытый в настоящей заявке несущий элемент 10 может иметь предел прочности на разрыв равный, по меньшей мере, около 600 Н/мм². Конечная форма и размеры несущего элемента 10 могут быть выполнены посредством разнообразных известных металлургических технологий.

Как изображено на фиг.1-2, несущий элемент 10 имеет первую часть 12, в которой установлены несколько абразивных сегментов (не показаны на этих фигурах) и вторую часть 14, противоположную первой части 12, которая присоединяется к вращающемуся корпусу (например, цилиндрическому корпусу буровой коронки), имеющему внешний диаметр и внутренний диаметр (не показаны на этих фигурах). Вторая часть 14 содержит буртик 16, который выступает из нее на внешнем крае 17 второй части 14. Буртик 16 способствует центрированию несущего элемента 10 относительно вращающегося корпуса. Как известно из уровня техники, буртик представляет собой в целом участок смежный или проходящий вдоль края более высокой, более выступающей части. В этом варианте осуществления, буртик 16 обеспечивает центрирование несущего элемента 10 на внешнем диаметре вращающегося корпуса. Это позволяет поверхности второй части 14, которая является в целом перпендикулярной буртику 16, опираться на переднюю поверхность на одном конце вращающегося корпуса, которая расположена между внешним диаметром и внутренним диаметром, и буртику 16 опираться на внешний диаметр вращающегося корпуса. Эти признаки описаны ниже и раскрыты на фиг.11. С поверхностью второй части 14, опирающейся на указанную переднюю поверхность вращающегося корпуса, и буртиком 16, опирающимся на внешний диаметр вращающегося корпуса на одном его конце, несущий элемент 10 может затем быть неподвижно прикреплен к вращающемуся корпусу различными хорошо известными способами, что будет раскрыто ниже.

В одном варианте осуществления, как изображено на фиг.2-4, первая часть 12 несущего элемента 10 содержит выполненную в ней канавку 18, в которой установлены несколько абразивных сегментов 20 (см. фиг.3 и 4). Хотя канавка 18 изображена на фиг.2-4 в качестве V-образной канавки, специалисту в данной области техники будет понятно, что другие формы канавки (например, U-образная) могут быть выполнены с использованием хорошо известных металлургических технологий, и что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены какой либо конкретной формой. В целом, независимо от того, какая форма канавки используется, желательно, чтобы нижняя часть абразивных сегментов 20 имела аналогичный профиль для того, чтобы сопрягаться с канавкой 18.

В другом варианте осуществления, как изображено на фиг.5-7, первая часть 12 несущего элемента 10 содержит плоскую поверхность 22, на которой установлены абразивные сегменты 20 (см. фиг.3 и 4). В этом варианте осуществления, нижняя часть абразивных сегментов 20 будет иметь аналогичный профиль для того, чтобы сопрягаться с плоской поверхностью 22.

Другим признаком несущего элемента 10, изображенного на фиг.1-7, является прорезь 24, которая проходит через первую часть 12 и вторую часть 14, включающую буртик 16. Прорезь 24 позволяет осуществлять легкую установку несущего элемента 10 на большое количество вращающихся корпусов, которые могут иметь различные внешние диаметры.

Другим признаком несущего элемента 10, изображенного на фиг.1-2 и 4-5, являются несколько отверстий 26, проходящих через профиль несущего элемента 10. Отверстия 26 проходят через профиль несущего элемента 10 в радиальном направлении для того, чтобы облегчить доступ серебряного припоя посредством капиллярности к внутренней поверхности между несущим элементом 10 и вращающимся корпусом для вариантов осуществления, в которых они припаяны друг к другу посредством серебряного припоя. Благодаря наличию отверстий процесс припаивания обеспечит очень прочное крепление между несущим элементом 10 и вращающимся корпусом. В предпочтительном варианте осуществления, несущий элемент 10 будет иметь три отверстия 26, проходящих через его профиль, однако, специалисту в данной области будет понятно, что может быть использовано одно или несколько отверстий 26.

На фиг.8-9 изображен второй вариант осуществления несущего элемента. В этом варианте осуществления, несущий элемент 30 подобен несущему элементу 10, однако, расположение буртика 16 по отношению ко второй части 14 отличается. В частности, буртик 16 в варианте осуществления, изображенном на фиг.8-9, расположен вокруг внутреннего края 32 второй части 14, тогда как буртик 16 в варианте осуществления, изображенном на фиг.1-7, расположен вокруг его внешнего края. В этом варианте осуществления буртик 16 обеспечивает центрирование несущего элемента 30 на внутреннем диаметре вращающегося корпуса. Это позволяет поверхности второй части 14, которая в целом перпендикулярна буртику 16, опираться на переднюю поверхность между внешним диаметром и внутренним диаметром вращающегося корпуса, и буртику 16 опираться на внутренний диаметр вращающегося корпуса. Эти признаки раскрыты ниже и изображены на фиг.13. С поверхностью второй части 14, опирающейся на указанную переднюю поверхность вращающегося корпуса, и буртиком 16, опирающимся на внутренний диаметр вращающегося корпуса на одном его конце, несущий элемент 30 может затем быть неподвижно прикреплен к вращающемуся корпусу различными хорошо известными способами, что будет раскрыто ниже.

Хотя это не изображено на фиг.8-9, несущий элемент 30 может иметь признаки, аналогичные признакам несущего элемента 10, изображенным на фиг.1-7. В частности, первая часть 12 несущего элемента 30 может иметь выполненную в нем канавку 18, в которой установлены абразивные сегменты 20. Как отмечено выше, канавка 18 может иметь V-образную форму, U-образную форму или подобную форму для установки нижних частей абразивных сегментов 20, имеющих аналогичную форму. Альтернативно, первая часть 12 несущего элемента 30 может содержать плоскую поверхность 22 для установки нижних частей абразивных сегментов 20, имеющих аналогичный профиль. Другим признаком, который может включать несущий элемент 30, является прорезь 24, проходящая через первую часть 12 и вторую часть 14, включающую буртик 16. Несущий элемент 30 может также иметь несколько отверстий 26, проходящих через его профиль в радиальном направлении. Как отмечено выше, выполнение трех отверстий является предпочтительным, однако, специалисту в данной области техники будет понятно, что могут использоваться одно или несколько отверстий 26.

На фиг.10 изображен несущий элемент 10, используемый в буровой коронке как часть режущей кромки 34 буровой коронки, установленной на цилиндрическом корпусе 36 буровой коронки согласно одному варианту осуществления. Режущая кромка 34 буровой коронки и цилиндрический корпус буровой коронки 36 совместно образуют буровую коронку 38. На переднем конце 40 цилиндрического корпуса буровой коронки, которой может быть стальной трубой, установлена режущая кромка 34 буровой коронки, а на его противоположном заднем конце 42 выполнен крепежный элемент 44, такой как, например, гайка с резьбовым отверстием для разъемного крепления к буровому инструменту. Специалисту в данной области техники будет понятно, что крепежный элемент 44 может содержать другие хорошо известные элементы кроме гайки с резьбой, и варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены любым конкретным из них.

На фиг.11 изображено поперечное сечение соединения режущей кромки 34 буровой коронки, содержащей несущий элемент 10, изображенный на фиг.1-7, с цилиндрическим корпусом 36 буровой коронки согласно одному варианту осуществления. В частности, на фиг.11 изображена поверхность 46 второй части 14, которая в целом перпендикулярна буртику 16, опирающаяся на переднюю поверхность 48, образованную между внешним диаметром 50 и внутренним диаметром 52 на переднем конце 40 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки, и буртик 16, опирающийся на внешний диаметр 50 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки. С поверхностью 46 второй части 14, опирающейся на указанную переднюю поверхность 48 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки, и буртиком 16, опирающимся на внешний диаметр 50 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки, режущая кромка 34 буровой коронки может затем быть неподвижно прикреплена к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки различными хорошо известными способами, что будет раскрыто ниже.

На фиг.12 изображена буровая коронка 50, в которой несущий элемент 30 используется как часть режущей кромки 34 буровой коронки, которая присоединена к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки согласно одному варианту осуществления. Буровая коронку 50 аналогична буровой коронке 38, изображенной на фиг.10, за исключением того, что используется несущий элемент 30 и отличается форма абразивных сегментов 20. Отличие в форме абразивного сегмента 20 изображено на фиг.13. В частности, абразивный сегмент 20 на фиг.13 имеет плоскую нижнюю часть и заостренную верхнюю часть, тогда как абразивный сегмент 20 на фиг.11 имеет V-образную нижнюю часть и плоскую верхнюю часть.

На фиг.13 также изображено поперечное сечение соединения режущей кромки 34 буровой коронки, содержащей несущий элемент 30, изображенный на фиг.8-9, к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки согласно другому варианту осуществления. В частности, на фиг.13 изображена поверхность 46 второй части 14, которая в целом перпендикулярна буртику 16, опирающаяся на переднюю поверхность 48, образованную между внешним диаметром 50 и внутренним диаметром 52 на переднем конце 40 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки, и буртик 16, опирающийся на внешний диаметр 52 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки. С поверхностью 46 второй части 14, опирающейся на указанную переднюю поверхность 48 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки, и буртиком 16, опирающимся на внутренний диаметр 52 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки, режущая кромка 34 буровой коронки может быть неподвижно прикреплена к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки.

Очевидно, что несущие элементы 10 и 30 позволяют осуществить быстрое и легкое присоединение режущей кромки 34 буровой коронки к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки. В частности, использование внешней и внутренней части буртика 16 для установки на внутренний диаметр 52 или внешний диаметр 50 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки обеспечивает соосное и прочное присоединение режущей кромки 34 буровой коронки к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки.

После присоединения режущей кромки 34 буровой коронки к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, режущая кромка 34 буровой коронки и цилиндрический корпус 36 буровой коронки могут быть прикреплены друг к другу посредством одной из описанных ниже методик. В одном варианте осуществления, процесс пайки может быть использован для крепления режущей кромки 34 буровой коронки к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки. В этом варианте осуществления, процесс пайки может использовать индукционную пайку или пайку с нагревом пламенем для крепления режущей кромки 34 буровой коронки к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки. В этом варианте осуществления может использоваться низкотемпературный серебряный твердый припой, такой как BrazeTec 4900 или подобный. Как отмечено выше, отверстия 26 в несущих элементах 10 или 30 позволяют осуществлять легкое прохождение припоя посредством капиллярности к внутренней поверхности во время процесса пайки для обеспечения очень прочного соединения между режущей кромкой 34 буровой коронки и цилиндрическим корпусом 36 буровой коронки. В другом варианте осуществления режущая кромка 34 буровой коронки может быть прикреплена к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки посредством использования клеящего вещества, такого как высокопрочный клей, который имеет относительно высокий уровень термостойкости. Иллюстративные неограничивающие примеры высокопрочного клея могут включать цианакрилатные клея. В другом варианте осуществления режущая кромка 34 буровой коронки может быть прикреплена к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки посредством их крепления с использованием механически блокирующего устройства. Иллюстративные неограничивающие примеры механически блокирующего устройства могут включать байонетное крепление, заклепки или зажимы.

Абразивные сегменты 20, которые могут быть использованы с несущими элементами 10 или 30, могут включать абразивный компонент, который включает абразивные частицы, заключенные в металлическую матрицу, имеющую сеть взаимосвязанных пор, которые частично или практически полностью заполнены пропитывающим материалом. Абразивные частицы могут быть суперабразивными, такими как алмаз или кубический нитрид бора. Абразивные частицы могут иметь размер частицы не менее чем около 400 меш (США), как например не менее чем около 100 меш (США), как например между около 25 и 80 меш (США). В зависимости от применения размер может быть от около 30 до 60 меш (США). Абразивные частицы могут присутствовать в количестве от около 2 объем. % до около 50 объем. %. Кроме того, количество абразивных частиц может зависеть от применения. Например, абразивный компонент для шлифовального или полировочного инструмента может включать абразивных частиц от около 3,75 до около 50 объем. %. В свою очередь, абразивный компонент для режущего инструмента может включать абразивных частиц от около 2 объем. % до 6,25 объем. %. И, наконец, абразивный компонент для буровой коронки может включать абразивных частиц от около 6,25 объем. % до 20 объем. %.

Металлическая матрица может включать железо, железный сплав, вольфрам, кобальт, никель, хром, титан, серебро и любое их сочетание. В примере металлическая матрица может включать редкоземельный элемент, такой как церий, лантан и неодим. В другом примере металлическая матрица может включать износоустойчивый компонент, такой как карбид вольфрама. Металлическая матрица может включать частицы отдельных компонентов или частицы предварительно подготовленных сплавов. Частицы могут иметь размер от около 1,0 микрон до около 250 микрон.

Это может быть областью скрепления между абразивными сегментами 20 и верхней частью 12 несущих элементов 10 и 30, которая может содержать скрепляющий металл. Скрепляющий металл в области скрепления может быть непрерывным с пропитывающим материалом, заполняющим сеть взаимосвязанных пор. В иллюстративном варианте осуществления композиция скрепляющего металла может включать медь, медно-оловянную бронзу, медно-оловянно-цинковый сплав или любые их сочетания. Медно-оловянная бронза может иметь содержание олова не больше чем около 20 вес.%, как, например, не больше чем около 15 вес.%. В свою очередь, медно-оловянно-цинковый сплав может иметь содержание олова не больше чем около 20 вес.%, как, например, не больше чем около 15 вес.%, и содержание цинка не более чем около 10 вес.%.

Согласно приведенным здесь вариантам осуществления, область крепления может формировать опознаваемый граничный слой, который имеет отдельную фазу как от лежащего ниже несущего элемента, так и от абразивного компонента. Композиция скрепляющего металла относится к композиции пропитывающего материала тем, что имеет определенную степень сходства элементного состава. Количественно разность элементного весового процента между композицией скрепляющего металла и композицией пропитывающего материала не превышает 20 вес.%. Разность элементного весового процента определяется как абсолютное значение разности весового содержания каждого элемента, содержащегося в композиции скрепляющего металла, по отношению к композиции пропитывающего материала.

Исключительно в качестве примера, в варианте осуществления, имеющем (i) композицию скрепляющего металла, содержащую 85 весовых процентов Cu, 10 весовых процентов Sn и 5 весовых процентов Zn, и (ii) композицию пропитывающего материала, содержащую 82 весовых процентов Cu, 17 весовых процентов Sn и 1 весовой процент Zn, разность элементного весового процента между композицией скрепляющего металла и композицией пропитывающего материала составляет 5 весовых процентов для Cu, 7 весовых процентов для Sn и 4 весовых процента для Zn. Соответственно, максимальная разность элементного весового процента между композицией скрепляющего металла и композицией пропитывающего материала составляет 7 весовых процентов.

Другие варианты осуществления имеют более близкие связи состава между композицией скрепляющего металла и композицией пропитывающего материала. Разность элементного весового процента между композицией скрепляющего металла и композицией пропитывающего материала может, например, не превышать 15 весовых процентов, 10 весовых процентов, 5 весовых процентов или может не превышать 2 весовых процента. Разность элементного весового процента около нуля представляет случай, когда одна и та же композиция составляет область крепления и пропитывающий материал. Вышеупомянутые значения элементов могут быть измерены любым подходящим аналитическим способом, включая элементный микроструктурный анализ, и, игнорируя сплавление, которое может иметь место вдоль участков, в которых пропитывающий материал соприкасается с металлической матрицей.

Предпочтительно абразивные сегменты 20 прикреплены к верхней части 12 несущих элементов 10 и 30 посредством "крепления пропиткой" сегментов с взаимосвязанными порами через область скрепления между сегментами и верхней части несущих элементов. Специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть использованы другие альтернативные методики. В другом варианте осуществления, процесс пайки может быть использован для крепления абразивных сегментов к несущим элементам 10 и 30. В этом варианте осуществления, процесс пайки может использовать предпочтительно высокотемпературный припой, такой как BrazeTec 2500 или подобный, для предотвращения отделения сегментов при присоединении всего несущего элемента к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки в процессе пайки, использующем низкотемпературный припой. В другом варианте осуществления, абразивные сегменты 20 могут быть прикреплены к несущим элементам 10 или 30 посредством лазерной сварки. В еще одном варианте осуществления, абразивные сегменты 20 могут быть прикреплены к несущим элементам 10 или 30 посредством вакуумного спекания. При использовании этих альтернативных методик предполагается, что абразивные сегменты 20 могут отличаться по структуре от "пропитанных сегментов". Например, предполагается, что абразивные сегменты 20, прикрепленные к несущим элементам 10 и 30, изготовленные с использованием принципов "горячего прессования" или "свободного спекания", будут иметь скрепляющие структуры, плотность которых составляет более 96%, и иметь скрепляющие композиции, аналогичные чистому кобальту или кобальтовой бронзе. С другой стороны, содержание алмазов может быть идентичное содержаниям, раскрытым выше для "пропитанных сегментов".

Несущие элементы 10 и 30 способствуют быстрому и простому креплению режущей кромки 34 буровой коронки к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки не только на заводском уровне, где изготавливаются буровые коронки, при этом полностью очевидно, что конфигурации несущих элементов 10 и 30 делают их хорошо приспособленными для быстрого и простого восстановления режущей кромки буровых коронок на рабочей площадке или мастерских, как только абразивные сегменты 20 на режущей кромке 34 буровой коронки износились и необходима их замена. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, как только оператор буровой коронки 38 или 50 определил, что абразивные сегменты 20 на режущей кромке 34 буровой коронки износились и необходима их замена, он удаляет изношенную режущую кромку 34 буровой коронки с цилиндрического корпуса 36 буровой коронки. Затем оператор берет неизношенную режущую кромку буровой коронки, которая содержит несущий элемент 10 или 30, и выполняет центровку буртика 16 второй части 14 режущей кромки 34 буровой коронки по отношению к внутреннему диаметру 52 или внешнему диаметру 50 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки в зависимости от того, какой из несущих элементов 10 или 30 используется. Неизношенная режущая кромка буровой коронки прикрепляется к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки после центрирования буртика 16 второй части 14 режущей кромки 34 буровой коронки по отношению внутреннего диаметра 52 или внешнего диаметра 50 цилиндрического корпуса 36 буровой коронки. Затем неизношенная режущая кромка буровой коронки прикрепляется к цилиндрическому корпусу 36 буровой коронки посредством хорошо известных способов, которые могут включать пайку, приклеивание посредством клеящего вещества или соединение неизношенной режущей кромки буровой коронки с цилиндрическим корпусом буровой коронки посредством механически блокирующего устройства.

Хотя предпочтительный вариант осуществления несущих элементов 10 и 30 представляет собой режущую кромку буровой коронки для использования в буровой коронке с буровым инструментом, несущие элементы могут быть использованы с другими абразивными инструментами. Например, принципы, используемые для несущих элементов 10 и 30, могут быть применены к чашеобразным шлифовальным кругам, шлифовальным кругам с торцевой рабочей поверхностью или дисковым пилам.

Хотя раскрытие изобретения было осуществлено совместно с его предпочтительным вариантом, очевидно, что специалисты в данной области техники могут выполнить различные варианты и модификации. Таким образом, понятно, что прилагаемая формула изобретения предназначена для покрытия всех модификаций и изменений, входящих в объем изобретения.

1. Устройство для крепления нескольких абразивных сегментов к абразивному инструменту, содержащему вращающийся корпус с внешним диаметром и внутренним диаметром, при этом устройство содержит: несущий элемент, содержащий первую часть, в которой установлены несколько абразивных сегментов, и вторую часть, противоположную первой части, которая прикрепляется к вращающемуся корпусу, при этом вторая часть содержит выступающий из нее буртик, который способствует центрированию с вращающимся корпусом; и, по меньшей мере, одну прорезь, проходящую через первую часть и вторую часть.

2. Устройство по п.1, в котором буртик центрируется по внешнему диаметру вращающегося корпуса, при этом поверхность второй части опирается на переднюю поверхность на одном конце вращающегося корпуса, расположенную между его внешним диаметром и внутренним диаметром.

3. Устройство по п.2, в котором первая часть содержит выполненную в ней канавку, в которой установлены несколько абразивных сегментов.

4. Устройство по п.3, в котором канавка является V-образной.

5. Устройство по п.2, содержащее одно или несколько отверстий, проходящих через профиль несущего элемента.

6. Способ замены режущей кромки буровой коронки, включающий: удаление износившейся режущей кромки буровой коронки из цилиндрического корпуса буровой коронки, имеющего внутренний диаметр и внешний диаметр, в котором установлена режущая кромка буровой коронки на одном его конце; использование неизношенной режущей кромки буровой коронки, содержащей кольцеобразный несущий элемент, имеющий первую часть с прикрепленными к ней несколькими абразивными сегментами и вторую часть, противоположную первой части и содержащую выступающий из нее буртик, и, по меньшей мере, одну прорезь, проходящую через первую часть и вторую часть; центрирование буртика второй части неизношенной режущей кромки буровой коронки относительно внутреннего диаметра и внешнего диаметра цилиндрического корпуса буровой коронки и присоединение неизношенной режущей кромки буровой коронки к цилиндрическому корпусу буровой коронки после центрирования буртика второй части режущей кромки буровой коронки относительно внутреннего диаметра и внешнего диаметра цилиндрического корпуса буровой коронки.

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий крепление неизношенной режущей кромки буровой коронки к цилиндрическому корпусу буровой коронки после его присоединения.

8. Способ по п.7, в котором крепление осуществляют припаиванием неизношенной режущей кромки буровой коронки к цилиндрическому корпусу буровой коронки.

9. Способ по п.7, в котором крепление осуществляют приклеиванием неизношенной режущей кромки буровой коронки к цилиндрическому корпусу буровой коронки посредством клеящего вещества.

10. Способ по п.7, в котором крепление неизношенной режущей кромки буровой коронки с цилиндрическим корпусом буровой коронки осуществляют посредством механического блокирующего устройства.

11. Способ по п.6, в котором центрирование буртика второй части неизношенной режущей кромки буровой коронки относительно внутреннего диаметра и внешнего диаметра цилиндрического корпуса буровой коронки содержит центрирование буртика неизношенной режущей кромки буровой коронки относительно внешнего диаметра цилиндрического корпуса буровой коронки.

12. Способ по п.11, в котором присоединение неизношенной режущей кромки буровой коронки к цилиндрическому корпусу буровой коронки содержит установку поверхности второй части на переднюю поверхность на одном конце цилиндрического кор