專利名稱：鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一體式頂部(Vollkopf)的鉆頭，尤其是用于旋轉(zhuǎn)-鑿的工作。
背景技術(shù)：
用于建筑業(yè)的鉆頭制有硬質(zhì)金屬的刀刃。硬質(zhì)金屬典型地是燒結(jié)的碳化鎢，它足 夠硬，以便分離巖石和鋼筋。在一體式頂部鉆頭中，整個(gè)鉆頭頂部由硬質(zhì)金屬制成。鉆頭頂 部在結(jié)合區(qū)域上與螺旋件連接。在力從螺旋件傳遞到鉆頭頂部上和力從鉆頭頂部傳遞到螺 旋件上的情況下，結(jié)合區(qū)域是薄弱處。尤其在鉆孔時(shí)鉆頭頂部卡在鋼筋中的情況下，鉆頭頂 部會(huì)與螺旋件剪開(kāi)或轉(zhuǎn)開(kāi)。鉆頭的附加的削弱通過(guò)在一體式頂部釬焊或熔焊到螺旋件上時(shí)的熱機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，將一體式頂部更穩(wěn)定地固定在鉆頭的桿部上。按本發(fā)明的一方面，鉆頭包括由硬質(zhì)金屬構(gòu)成的鉆頭頂部和由鋼構(gòu)成的桿部，鉆 頭頂部材料鎖合地(materialschlilssig)固定在該桿部上。鉆頭頂部的底面通過(guò)多個(gè)凹部 和/或突起而不平，它們的高度最高為鉆頭頂部的高度的15%優(yōu)選最高10%。凹部和/或突起中斷一體式頂部與桿部的否則平坦的接合。因此可以有效地抑制 裂紋擴(kuò)展，因?yàn)橥茰y(cè)裂紋必定在通過(guò)不同材料的一個(gè)平面中或者必定在一種材料內(nèi)部在不 同的晶體平面中延伸。從15%的高度起，得不到關(guān)于裂紋擴(kuò)展的相對(duì)改善的特性。由硬質(zhì) 金屬構(gòu)成的鉆頭頂部的具有許多突起和/或凹部的機(jī)械穩(wěn)定的底面的制造耗費(fèi)隨著突起 和凹部的高度而顯著增大。基于良好的裂紋抑制和機(jī)械穩(wěn)定的底面優(yōu)選在5%至10%的范 圍中的高度。突起和凹部?jī)?yōu)選大于在小于0. 05mm的范圍中的典型的表面粗糙度?！N結(jié)構(gòu)設(shè)定，所述底面與桿部材料鎖合地連接。材料鎖合可以通過(guò)桿部直接焊 接到鉆頭頂部上實(shí)現(xiàn)。有選擇地由輔助材料構(gòu)成的薄膜或釬焊材料用于連接。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，凹部和/或突起的寬高比大于0. 5優(yōu)選大于0. 75，和/或小于4小 于優(yōu)選3。寬度明顯小于高度的凹部是對(duì)于裂紋的小的障礙。突起基本上容易裂開(kāi)。如果 寬度超過(guò)一定的量，那么裂紋無(wú)阻礙地沿著在凹部或突起中的無(wú)張力的晶體平面擴(kuò)展。凹 部和/或突起的表面的曲率半徑應(yīng)在任何方向上都大于0. 1mm。棱邊或尖端傾向于在裂紋 開(kāi)始時(shí)容易裂開(kāi)。因此它們不是有效的障礙物。棱錐形的凹部和突起優(yōu)選在棱邊和尖端上 進(jìn)行倒圓。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，凹部和/或突起沿著環(huán)形線設(shè)置，該環(huán)形線以鉆頭的縱軸線為中 心地延伸。凹部和/或突起可以沿著多個(gè)彼此同心地設(shè)置的環(huán)形線設(shè)置。環(huán)形線是本身閉 合的線，其形狀可以是圓形的或橢圓形的，但不受限于這兩種形狀。凹部和/或突起本身可 以構(gòu)成環(huán)形的或者沿著線中斷。中斷的凹部從而由多個(gè)單個(gè)的凹部組成，它們沿著環(huán)形線定向。環(huán)形線可以將從鉆頭頂部的邊緣到鉆頭軸線的徑向間距劃分成恒定的比例。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，凹部和/或突起設(shè)置在網(wǎng)格點(diǎn)上。網(wǎng)格點(diǎn)是網(wǎng)格線的交叉點(diǎn)。網(wǎng) 格通過(guò)相應(yīng)平行于兩個(gè)方向延伸的網(wǎng)格線確定。鉆頭頂部可以具有兩個(gè)刀刃并且第一網(wǎng)格 線平行于第一刀刃延伸并且第二網(wǎng)格線平行于第二刀刃延伸。凹部和/或突起可以沿著網(wǎng) 格線中斷。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，所述底面是錐形的。底面的傾角與鉆頭頂部的刀刃的傾角可相差 小于20度。平均傾角可確定為從尖端到邊緣的切線。材料厚度優(yōu)選可以在鉆頭頂部的大 的范圍上尤其是在刀刃的平面中恒定地構(gòu)成。因此可以制造具有高的內(nèi)部的剛度和穩(wěn)定性 的鉆頭頂部。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，桿部的面向鉆頭頂部的表面具有凸形的拱曲部。凸形的拱曲部可 以占據(jù)桿部的整個(gè)橫截面。鉆頭可以具有帶有螺旋的桿部。


下面的描述借助于示例的實(shí)施形式和附圖解釋本發(fā)明。其中圖1顯示鉆頭；圖2顯示鉆頭頂部的橫截面；圖3顯示圖1的鉆頭頂部的底視圖；圖4顯示另一鉆頭頂部的底視圖；圖5顯示另一鉆頭頂部的底視圖。相同的或功能相同的元件通過(guò)在各附圖中的相同的附圖標(biāo)記表示，只要不另外說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式圖1顯示鉆頭10的例子。鉆頭10包括鉆頭頂部11和桿部12。桿部12以螺旋的 形式構(gòu)成。鉆頭頂部11與桿部12連接在結(jié)合區(qū)域13上。鉆頭頂部11由硬質(zhì)金屬構(gòu)成。硬質(zhì)金屬例如可以選自燒結(jié)的碳化鎢種類。碳化 鎢作為具有例如在0.8至ΙΟμπι范圍中的直徑的顆粒。粘合材料(例如鈷、鎳)例如以少 于20%的份額混入。在正面14上，鉆頭頂部11具有刀刃15、16。優(yōu)選鉆頭頂部11具有第一刀刃15和 第二刀刃16，它們彼此傾斜成角度。該角度可在60度至90度的范圍中。刀刃15、16可延 伸至尖端18。刀刃15、16相對(duì)于鉆頭頂部11的軸線20的平均傾角19例如位于70度至 90度的范圍中。平均傾角19可以通過(guò)貼靠到尖端18和邊緣上的直線確定。桿部12可以由鋼構(gòu)成。鉆頭頂部11和桿部12首先分開(kāi)地制造并且事后彼此連接。在鉆頭頂部11的制 造工藝中首先由顆粒和粘合材料構(gòu)成的生坯(Grtoling)壓成預(yù)定形狀，之后燒結(jié)該生坯。 桿部12例如可以在切削工藝中或通過(guò)輥壓進(jìn)行制造。圖2和圖3在沿鉆頭頂部11的軸線20的剖視圖中和在鉆頭頂部11的底面21的 視圖中顯示鉆頭頂部11的一種結(jié)構(gòu)。
凹部22可以做到鉆頭頂部11的底面21中。凹部22占據(jù)鉆頭頂部11的整個(gè)橫截 面的至少80%。凹部22可以朝鉆頭頂部11的軸線20圓錐形地延伸。凹部22的錐形圓周 面以在75度至85度的范圍中的角度25相對(duì)于軸線20傾斜。凹陷的表面26的傾角25可 以類似刀刃15的平均傾角19地選擇。傾角的偏差可以小于25%，優(yōu)選小于20度。鉆頭頂 部11的厚度29 (沿軸線20測(cè)量)優(yōu)選在離開(kāi)軸線20的任何距離上基本上都相同，優(yōu)選至 少在刀刃15、16的區(qū)域中如此。在刀刃15、16的范圍中的厚度變化小于平均厚度的20%， 優(yōu)選小于10%。邊棱80可以設(shè)置在底面21上，該邊棱優(yōu)選完全包圍凹部22。邊棱80沿鉆頭頂部 11的外輪廓延伸。邊棱80具有內(nèi)棱邊81。內(nèi)棱邊81可以平行于軸線20延伸。但優(yōu)選棱 邊81在相對(duì)于軸線20傾斜20度至40度的情況下延伸。邊棱的高度82大約在鉆頭頂部 11的整個(gè)高度的10%至20%的范圍中。邊棱的寬度83大約在鉆頭頂部11的直徑的5% 至10%的范圍中。在凹陷的表面26上構(gòu)成環(huán)形突起30。突起30繞鉆頭頂部11的軸線20同心地設(shè) 置。突起30和鉆頭頂部11優(yōu)選由相同的材料構(gòu)成。突起30可以在燒結(jié)生坯之前壓入到 底面21中。突起30優(yōu)選具有大致半圓形的橫截面。突起30的高度可以在0. Imm與2mm之間 的范圍中。突起30的高度可以直至為鉆頭頂部11的高度28的15%。突起30的寬度相應(yīng) 地優(yōu)選在0. 2mm至4. Omm的范圍中。突起30優(yōu)選沒(méi)有棱邊，突起的曲率半徑優(yōu)選在任何方 向上都大于0.1mm。拱頂形的突起32可以設(shè)置在鉆頭頂部11的軸線20上。拱頂形的突 起32優(yōu)選具有與突起30相似的高度，即在0. 05mm至0. 5mm的范圍中。該突起32的直徑 例如可以在2mm至4mm之間。突起31也可以沿圓線中斷，例如在圖3中描述的。尤其開(kāi)口可以沿圓線設(shè)置在刀 刃15、16和軸線20的平面中。圖4顯示具有突起35的底面34的一種變形方案。突起35是環(huán)形的。突起35的 輪廓跟隨鉆頭頂部11的星形的幾何圖形。突起35與鉆頭頂部11的軸線20的徑向距離在 刀刃15的角度區(qū)域36中比在其它的區(qū)域中大。軸線20到鉆頭頂部11的邊緣的徑向距離 通過(guò)突起35在任何角度方向上分成兩個(gè)區(qū)段70、71，所述兩個(gè)區(qū)段具有固定的相對(duì)長(zhǎng)度比 例。在軸線20的區(qū)域中可以設(shè)置星形的突起37，其橫截面例如具有與鉆頭頂部的圓周一 樣的形狀。突起35可以沿其線多次中斷。尤其突起35可以沿平行于刀刃15、16的軸線中 斷。圖5顯示具有許多突起40的底面38的一種變形方案。各突起設(shè)置在網(wǎng)格41的 交叉點(diǎn)上。網(wǎng)格41的線優(yōu)選平行于鉆頭頂部的第一刀刃15或第二刀刃16。在描述的實(shí)施 例中第一刀刃15和第二刀刃16彼此垂直。在鉆頭頂部11的其它的幾何形狀中各刀刃以 在60度至90度的范圍中的角度延伸。突起40限定在網(wǎng)格41的兩個(gè)方向中。沿最大尺寸即在刀刃15、16的平面中至少 設(shè)置十個(gè)離散的突起40。在焊接過(guò)程之后的內(nèi)部的熱機(jī)械應(yīng)力可通過(guò)突起40減小。在此 顯示，大量的突起40比少量的和為此較大的突起起更有利的作用。在進(jìn)入到小應(yīng)力區(qū)域中 的裂紋必須做較大的功，以便穿過(guò)結(jié)合區(qū)域。突起40取代設(shè)置在網(wǎng)格41上也可以沿徑向延伸的線設(shè)置在鉆頭頂部11的底面上。突起40可以沿徑向線多次中斷或者在整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。
取代由底面設(shè)置突出的突起，凹部也可以沉入到底面中。
權(quán)利要求
鉆頭(10)，該鉆頭包括由硬質(zhì)金屬構(gòu)成的鉆頭頂部(15)和由鋼構(gòu)成的桿部(12)，鉆頭頂部(15)以其底面(21)材料鎖合地固定在桿部(12)上，其特征在于所述底面(21)設(shè)有多個(gè)凹部和/或多個(gè)突起(30)，所述凹部和/或突起的高度最高為鉆頭頂部(15)的高度(28)的15％。
2.按權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于鉆頭頂部(15)材料鎖合地接合在桿部(12)上。
3.按權(quán)利要求1或2所述的鉆頭，其特征在于所述凹部和/或突起(30)的寬高比在 0. 5與4之間。
4.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于所述凹部和/或突起(30)的表面 的曲率半徑在每個(gè)方向上都大于0. 1mm。
5.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于所述凹部和/或突起(30)沿著環(huán) 形線設(shè)置，該環(huán)形線以鉆頭的縱軸線為中心地延伸。
6.按權(quán)利要求5所述的鉆頭，其特征在于所述凹部和/或突起(30)沿著多個(gè)彼此同 心地設(shè)置的環(huán)形線設(shè)置。
7.按權(quán)利要求5或6所述的鉆頭，其特征在于環(huán)形線將從鉆頭頂部(15)的邊緣到鉆 頭軸線的徑向間距以恒定的比例劃分。
8.按權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于所述凹部和/或突起(30)設(shè)置 在網(wǎng)格點(diǎn)上。
9.按權(quán)利要求8所述的鉆頭，其特征在于所述凹部和/或突起(30)沿網(wǎng)格線中斷。
10.按權(quán)利要求8或9所述的鉆頭，其特征在于鉆頭頂部(15)具有兩個(gè)刀刃并且第 一網(wǎng)格線平行于第一刀刃延伸并且第二網(wǎng)格線平行于第二刀刃延伸。
11.按權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于所述凹部和/或突起(30)沿 著相對(duì)于鉆頭軸線成徑向地延伸的線設(shè)置。
12.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于所述底面(21)是錐形的。
13.按權(quán)利要求12所述的鉆頭，其特征在于所述底面(21)的傾角與鉆頭頂部(15)的 刀刃的傾角相差小于20度。
14.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于桿部(12)的面向鉆頭頂部(15) 的表面具有凸形的拱曲部。
15.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于所述凸形的拱曲部占據(jù)桿部 (12)的整個(gè)橫截面的至少80%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆頭，其包括由硬質(zhì)金屬構(gòu)成的鉆頭頂部和由鋼構(gòu)成的桿部，鉆頭頂部材料鎖合地固定在該桿部上。鉆頭頂部的底面通過(guò)多個(gè)凹部和/或多個(gè)突起構(gòu)成，它們的高度最高為鉆頭頂部的高度的15％優(yōu)選最高10％。
文檔編號(hào)B28D1/14GK101890522SQ20101018299
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者G·多馬尼, J·阿拉爾特, R·福塞爾, S·默澤萊 申請(qǐng)人:喜利得股份公司