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ES2761625T3 - Botón de perforación de roca - Google Patents

Botón de perforación de roca Download PDF

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ES2761625T3
ES2761625T3 ES16713359T ES16713359T ES2761625T3 ES 2761625 T3 ES2761625 T3 ES 2761625T3 ES 16713359 T ES16713359 T ES 16713359T ES 16713359 T ES16713359 T ES 16713359T ES 2761625 T3 ES2761625 T3 ES 2761625T3
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ES
Spain
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cemented carbide
rock drilling
equal
button according
rock
Prior art date
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ES16713359T
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English (en)
Inventor
Anders Nordgren
Anna Ekmarker
Susanne Norgren
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Sandvik Intellectual Property AB
Original Assignee
Sandvik Intellectual Property AB
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Abstract

Un botón de perforación de roca, que comprende un cuerpo hecho de carburo cementado sinterizado que comprende componentes duros de carburo de tungsteno (WC) en una fase aglutinante que comprende Co, en donde el carburo cementado comprende 4-12 % en masa de Co, Cr y el resto de WC e impurezas inevitables, caracterizado por que dicho carburo cementado comprende Cr en una cantidad tal que la relación de peso Cr/Co se encuentra dentro del intervalo de 0,043-0,19, el valor medio de tamaño de grano de WC se encuentra por encima de 1,75 μm, y el carburo cementado está libre de cualquier grafito.

Description

DESCRIPCIÓN
Botón de perforación de roca
Campo técnico
La presente invención se refiere a botones de perforación de roca, que comprenden un cuerpo hecho de carburo cementado sinterizado que comprende componentes duros de carburo de tungsteno (WC) en una fase aglutinante que comprende Co, en donde el carburo cementado comprende 4-12% en masa de Co y el resto de WC e impurezas inevitables.
Antecedentes de la invención
La perforación de rocas es un área técnica en la cual los botones que se usan para perforar en la roca se someten tanto a condiciones corrosivas graves como a impactos repetidos debido a la naturaleza inherente de la perforación. Las diferentes técnicas de perforación darán como resultado diferentes cargas de impacto en los botones. Se encuentran condiciones de impacto particularmente graves en aplicaciones tales como aquellas en las que los botones de perforación de roca están montados en un cuerpo de broca de perforación de roca de un dispositivo de martillo en cabeza (TH) o un dispositivo de perforación en fondo (DTH). Las condiciones a las que se someten los botones de perforación de roca durante la perforación de rocas también requieren que los botones de perforación de roca tengan una conductividad térmica predeterminada para evitar que alcancen una temperatura demasiado alta. Tradicionalmente, los botones de perforación de roca pueden consistir en un cuerpo hecho de carburo cementado sinterizado que comprende componentes duros de carburo de tungsteno (WC) en una fase aglutinante que comprende cobalto (Co).
La presente invención tiene como objetivo investigar la posibilidad de agregar cromo a los componentes adicionales del carburo cementado sinterizado, antes de la compactación y sinterización de dicho carburo, y también investigar si una adición adicional de este tipo requerirá cualquier modificación adicional del carburo sinterizado para obtener un botón de perforación de roca funcional hecho del mismo.
En el área técnica de insertos de corte para el corte de metales, como se describe en, por ejemplo, la patente europea EP 1803830, se ha sugerido incluir cromo en los insertos de corte hechos de carburo cementado sinterizado que comprende WC y cobalto con el fin de reducir el crecimiento de granos de WC durante el proceso de sinterización. La prevención del crecimiento de granos de WC promoverá la dureza y resistencia del inserto. Sin embargo, el carburo cementado que tiene WC de grano fino no es adecuado para la perforación de rocas, ya que, en general, es demasiado frágil y tiene una conductividad térmica más baja en comparación con el carburo cementado de grano grueso. La perforación por percusión de rocas requiere un carburo cementado que tenga un nivel suficiente de tenacidad. Se esperaría que la adición de cromo, además de reducir el tamaño del grano de carburo cementado, también haga que la fase de aglutinante sea más dura, lo que también reduciría la tenacidad general.
El documento US 2006/093859 A1 describe una herramienta de WC cementado para cortar piedras y describe un cuerpo de Co-WC con un bajo contenido de C y sin fase eta, que comprende un 9,5 % en peso de aglutinante de Co y granos de WC con un tamaño de 4-20 pm. Menciona la presencia de Cr como una disolución sólida en el aglutinante para mejorar la vida útil de la herramienta, y describe cantidades de hasta un 1,5% en peso del aglutinante.
Objeto de la invención
Es un objeto de la presente invención presentar un botón de perforación de roca que mejore en comparación con los botones de perforación de roca de la técnica anterior hechos de carburo cementado que consiste en WC y Co, en el sentido de que tienen una resistencia a la corrosión mejorada que reduce el desgaste en condiciones de perforación húmeda. Aun así, el carburo cementado debe tener una dureza y ductilidad aceptables para soportar la carga de impacto repetida a la que se someterá durante el uso. En otras palabras, no debe ser demasiado frágil.
Compendio de la invención
El objetivo de la invención se logra por medio de un botón de perforación de roca, que comprende un cuerpo hecho de carburo cementado sinterizado que comprende componentes duros de carburo de tungsteno (WC) en una fase aglutinante que comprende Co, en donde el carburo cementado comprende 4-12 % en masa de Co y el resto de WC e impurezas inevitables, caracterizado por que dicho carburo cementado está libre de cualquier grafito y también comprende Cr en una cantidad tal que la relación de peso Cr/Co se encuentra dentro del intervalo de 0,043-0,19, y que el valor medio de tamaño de grano de WC es superior a 1,75 pm. En otras palabras, el carburo cementado consiste en 4-12% en masa de Co, tal cantidad de Cr que la relación entre el porcentaje en masa de Cr y el porcentaje en masa de Co se encuentra en el intervalo de 0,043-0,19, y el resto de WC e impurezas inevitables, en donde el valor medio de tamaño de grano de WC se encuentra por encima de 1,75 pm (según se determina con el método descrito en la sección de Ejemplos en la presente memoria). Según una realización, el tamaño de grano de WC es superior a 1,8 jm y, según todavía otra realización, es superior a 2,0 |jm. Preferiblemente, al menos una parte importante del botón de perforación de roca, y preferiblemente una parte activa del mismo destinada al acoplamiento con la roca en la que se opera, comprende carburo cementado que tiene las características definidas anteriormente y/o en lo sucesivo y que son esenciales para la presente invención. Según una realización, el botón de perforación de roca comprende carburo cementado con las características definidas anteriormente y/o en lo sucesivo en todo el cuerpo del mismo. El botón de perforación de roca se produce mediante un proceso en el que se muele y compacta un polvo que comprende los elementos del carburo cementado en un compacto que luego se sinteriza.
La adición de Cr da lugar a una mejora de la resistencia a la corrosión de la fase aglutinante de Co, lo que reduce el desgaste en condiciones de perforación húmeda. El Cr también hace que la fase aglutinante sea propensa a transformarse de fcc a hcp durante la perforación, lo que absorberá parte de la energía generada en la operación de perforación. De este modo, la transformación endurecerá la fase aglutinante y reducirá el desgaste del botón durante el uso del mismo. Si la relación Cr/Co es demasiado baja, los efectos positivos mencionados de Cr serán demasiado pequeños. Si, por otro lado, la relación Cr/Co es demasiado alta, habrá una formación de carburos de cromo en los que se disuelve el cobalto, por lo que la cantidad de fase aglutinante se reduce y el carburo cementado se vuelve demasiado frágil. Al tener un valor medio de tamaño de grano de WC superior a 1,75 jm, o superior a 1,8 jm o superior a 2,0 jm, se logra una conductividad térmica suficiente y la no fragilidad del carburo cementado. Si el tamaño de grano de WC es demasiado grande, el material se vuelve difícil de sinterizar. Por lo tanto, se prefiere que el valor medio de tamaño de grano de WC sea inferior a 15 jm, preferiblemente, inferior a 10 jm.
Según una realización preferida, la relación Cr/Co es igual o superior a 0,075.
Según todavía una realización preferida, la relación Cr/Co es igual o superior a 0,085.
Según otra realización preferida, la relación Cr/Co es igual o inferior a 0,15.
Según aún otra realización preferida, la relación Cr/Co es igual o inferior a 0,12.
Preferiblemente, el contenido de Cr en dicho carburo cementado es igual o superior a un 0,17% en masa, preferiblemente, igual o superior a un 0,4 % en masa.
Según aún otra realización, el contenido de Cr en dicho carburo cementado es igual o inferior a un 2,3 % en masa, preferiblemente, igual o inferior a un 1,2 % en masa. El cobalto, que forma la fase aglutinante, debería poder disolver adecuadamente todo el cromo presente en el carburo cementado sinterizado a 1000 °C.
Se puede permitir hasta menos de un 3 % en masa, preferiblemente, hasta menos de un 2 % en masa de carburos de cromo en el carburo cementado. Sin embargo, preferiblemente, el Cr está presente en la fase aglutinante disuelto en cobalto. Preferiblemente, todo el cromo se disuelve en cobalto y el carburo cementado sinterizado está esencialmente libre de carburos de cromo. Preferiblemente, para evitar la aparición de carburos de cromo de este tipo, la relación Cr/Co debe ser lo suficientemente baja como para garantizar que el contenido máximo de cromo no exceda el límite de solubilidad del cromo en cobalto a 1000 °C. El carburo cementado sinterizado está libre de cualquier grafito y, preferiblemente, también está libre de cualquier fase r|. Para evitar la generación de carburo de cromo o grafito en la fase aglutinante, la cantidad de carbono añadido debe estar en un nivel suficientemente bajo. El botón de perforación de roca de la invención no debe ser propenso a fallar debido a problemas relacionados con la fragilidad. Por lo tanto, el carburo cementado del botón de perforación de roca según la invención tiene una dureza no superior a 1500 HV3.
Según una realización, los botones de perforación de roca según la invención están montados en un cuerpo de broca de perforación de roca de un dispositivo de martillo en cabeza (TH) o un dispositivo de perforación en fondo (DTH). La invención también se refiere a un dispositivo de perforación de roca, en particular, a un dispositivo de martillo en cabeza, o a un dispositivo de perforación en fondo, así como al uso de un botón de perforación de roca según la invención en un dispositivo de este tipo.
Según aún otra realización, M7C3 está presente en el carburo cementado. En este caso, M es una combinación de Cr, Co y W, es decir, (Cr, Co, W)7C3. La solubilidad del Co podría alcanzar hasta un 38 % del contenido metálico en el carburo M7C3. El equilibrio exacto de Cr:Co:W está determinado por el contenido total de carbono del carburo cementado. La relación C/M7C3 (Cr como % en peso y M7C3 como % en volumen) en el carburo cementado adecuadamente es igual o superior a 0,05, o igual o superior a 0,1, o igual o superior a 0,2, o igual o superior a 0,3, o igual o superior a 0,4. La relación C/M7C3 (Cr como % en peso y M7C3 como % en volumen) en el carburo cementado adecuadamente es igual o inferior a 0,5, o igual o inferior a 0,4. El contenido de M7C3 se define como % en volumen, ya que así es cómo se mide de manera práctica. Sorprendentemente, no se pueden apreciar efectos negativos esperados en la perforación de rocas por la presencia de M7C3. Los efectos negativos de este tipo en la perforación de rocas habrían sido la fragilidad del carburo cementado debido al carburo adicional y también la tenacidad reducida debido a la disminución del contenido de la fase aglutinante (Co) cuando M7C3 se forma. Por lo tanto, el intervalo aceptable para el contenido de carbono durante la producción de carburo cementado puede ser más amplio, ya que se puede aceptar M7C3. Esta es una gran ventaja de producción.
Breve descripción de los dibujos
Se presentarán ejemplos con referencia a los dibujos anejos, en los cuales:
la Figura 1a-1c muestra la estructura sinterizada de los materiales de la muestra de prueba denominados FFP121, FFP256 y FFP186, mediante imágenes ópticas luminosas de secciones transversales de muestra pulidas con métodos convencionales de carburo cementado, en donde el pulido final se realizó con pasta de diamante de 1 pm sobre un paño suave,
la Figura 2 es una representación esquemática de la geometría de un botón de perforación de roca utilizado en las pruebas,
la Figura 3 es un diagrama que muestra el cambio del diámetro de la broca durante la perforación para el ejemplo 1 de referencia denominado FFP122 y el ejemplo 2 de invención, denominado FFP121, y
la Figura 4 muestra curvas de fluencia para el ejemplo 1 de referencia denominado FFP122 y el ejemplo 2 de invención, denominado FFP121 (tensión aplicada 900 MPa, temperatura 1000 °C).
Ejemplos
Ejemplo 1, referencia
Se realizó un material con un 6,0 % en peso de Co y el resto de WC según los procesos establecidos de carburo cementado. Se molieron polvos de 26,1 kg de WC, 1,72 kg de Co y 208 g de W en un molino de bolas durante un total de 11,5 horas. Durante la molienda, se añadieron 16,8 g de C para alcanzar el contenido de carbono deseado. La molienda se realizó en condiciones húmedas, usando etanol, con una adición de un 2 % en peso de polietilenglicol (PEG 80) como aglutinante orgánico y 120 kg de cylpebs de WC-Co en un molino de 30 litros. Después de la molienda, la suspensión se secó por pulverización en atmósfera de N2. Los cuerpos verdes se produjeron por prensado uniaxial y se sinterizaron usando Sinter-HIP en presión de argón de 55 bar a 1410 °C durante 1 hora.
Los detalles sobre el material sinterizado se muestran en la Tabla 1.
El tamaño de grano de WC medido como FSSS era de 5,6 pm antes de la molienda.
Ejemplo 2, invención
Se realizó un material con un 6,0 % en peso de Co, un 0,6 % en peso de Cr y el resto de WC según los procesos establecidos de carburo cementado. Se molieron polvos de 25,7 kg de WC, 1,72 kg de Co, 195 g de Cr3C2 y 380 g de W en un molino de bolas durante un total de 13,5 horas. Durante la molienda, se añadieron 28,0 g de C para alcanzar el contenido de carbono deseado. La molienda se realizó en condiciones húmedas, usando etanol, con una adición de un 2 % en peso de polietilenglicol (PEG 80) como aglutinante orgánico y 120 kg de cylpebs de WC-Co en un molino de 30 litros. Después de la molienda, la suspensión se secó por pulverización en atmósfera de N2. Los cuerpos verdes se produjeron mediante prensado uniaxial y se sinterizaron utilizando Sinter-HIP a una presión de Ar de 55 bar a 1410 °C durante 1 hora.
La composición después de la sinterización se proporciona en la Tabla 1, denominada FFP121, y la estructura sinterizada se muestra en la Figura 1a. El material está esencialmente libre de precipitaciones de carburo de cromo. El tamaño de grano de WC medido como FSSS fue de 6,25 pm antes de la molienda.
Tabla 1. Detalles sobre materiales producidos según los ejemplos 1-3.
Figure imgf000004_0001
Figure imgf000005_0001
*Resistencia a la fractura de Palmqvist según la norma ISO/DIS 28079
Ejemplo 3, invención
Se realizó un material con un 11,0 % en peso de Co, un 1,1 % en peso de Cr y el resto de WC según los procesos establecidos de carburo cementado. Se molieron polvos de 37,7 kg de WC, 3,15 kg de Co, 358 g de Cr3C2 y 863 g de W en un molino de bolas durante un total de 9 horas. Durante la molienda, se añadieron 19,6 g de C para alcanzar el contenido de carbono deseado. La molienda se realizó en condiciones húmedas, usando etanol, con una adición de un 2 % en peso de polietilenglicol (PEG 40) como aglutinante orgánico y 120 kg de cylpebs de WC-Co en un molino de 30 litros. Después de la molienda, la suspensión se secó por pulverización en atmósfera de N2. Los cuerpos verdes se produjeron mediante prensado uniaxial y se sinterizaron utilizando Sinter-HIP a una presión de Ar de 55 bar a 1410 °C durante 1 hora.
Los detalles sobre el material sinterizado se dan en la Tabla 1 y la estructura se muestra en la Figura 1b, denominada FFP256. El material está esencialmente libre de precipitaciones de carburo de cromo.
El tamaño de grano de WC medido como FSSS fue de 15,0 pm antes de la molienda.
Tamaños de grano de WC de muestras sinterizadas de los Ejemplos 1-3
El tamaño de grano de WC de los materiales sinterizados FFP121, FFP122 y FFP256 (ejemplos 1-3) se determinó a partir de micrografías SEM que muestran secciones transversales representativas de los materiales. La etapa final de la preparación de la muestra se realizó puliendo con pasta de diamante de 1 pm sobre un paño suave seguido de grabado con Murakami. Las micrografías SEM se tomaron en modo de retrodispersión de electrones, aumento de 2000 X, alto voltaje de 15 kV y distancia de trabajo ~10 mm.
Se mide el área total de la superficie de la imagen y se cuenta manualmente el número de granos. Para eliminar el efecto de medios granos cortados por el marco de la micrografía, todos los granos a lo largo de dos lados se incluyen en el análisis, y los granos en los dos lados opuestos se excluyen totalmente del análisis. El tamaño de grano medio se calcula al multiplicar el área total de la imagen con una fracción de volumen aproximada de WC y dividir con el número de granos. Se calculan diámetros de círculo equivalentes (es decir, el diámetro de un círculo con un área equivalente al tamaño de grano medio). Cabe señalar que los diámetros de grano registrados son válidos para secciones transversales bidimensionales aleatorias de los granos, y no es un diámetro verdadero del grano tridimensional. La Tabla 2 muestra el resultado.
Tabla 2.
Figure imgf000005_0002
Ejemplo 4, fuera de la invención
Se realizó un material con un 11.0 % en peso de Co, un 1.1 % en peso de Cr y el resto de WC según los procesos establecidos de carburo cementado. Se molieron polvos de 87,8 g de WC, 11,3 g de Co, 1,28 g de Cr3C2 y 0,14 g de C en un molino de bolas durante 8 horas. La molienda se realizó en condiciones húmedas, usando etanol, con una adición de un 2 % en peso de polietilenglicol (PEG 40) como aglutinante orgánico y 800 g de cylpebs de WC-Co.
Después de la molienda, la suspensión se secó en bandeja y se produjeron piezas en bruto mediante prensado uniaxial y se sinterizaron usando Sinter-HIP a una presión de Ar de 55 bar a 1410 °C durante 1 hora.
La estructura sinterizada se muestra en la Figura 1c, denominada FFP186. El material sinterizado tiene precipitaciones tanto de carburo de cromo como de grafito debido a la cantidad excesiva de carbono añadido y, por lo tanto, está fuera de la invención. Según la invención, las precipitaciones de carburo de cromo podrían permitirse siempre que el contenido sea inferior a un 3 % en peso, preferiblemente, inferior a un 2 % en peso. Sin embargo, no se permiten precipitaciones de grafito.
El tamaño de grano de WC medido como FSSS fue de 15,0 pm antes de la molienda.
Ejemplo 5
Los insertos de broca de perforación (botones de perforación de roca) se prensaron y sinterizaron según la descripción en el ejemplo 1 y el ejemplo 2, respectivamente. Los insertos se pulieron según los procedimientos estándar conocidos en la técnica y, luego, se montaron en una broca de perforación de 0 48 mm con 3 insertos frontales (09 mm, frente esférico) y 9 insertos de calibre (010 mm, parte delantera esférica). Las brocas de carburo se montaron calentando la broca de acero e insertando los insertos de carburo.
Las brocas se probaron en una mina en el norte de Suecia. El equipo de prueba era una Jumbo© de doble pluma Atlas Copco equipada con martillos AC2238 o AC3038. La perforación se realizó con una broca según el ejemplo 2 (invención, denominado FFP121) y una broca de referencia según el ejemplo 1 (referencia, denominado FFP122) al mismo tiempo, uno en cada pluma. Después de perforar aproximadamente 20-25 metros (~4-5 pozos de perforación) con cada broca, las brocas se cambiaron entre la pluma izquierda y derecha para minimizar el efecto de las condiciones variables de la roca, y se perforaron —20-25 metros más con cada broca. Luego, las brocas se volvieron a rectificar para recuperar las partes delanteras esféricas, antes de perforar nuevamente. Las brocas perforaron hasta el final de su vida útil debido a un diámetro demasiado pequeño (<45,5 mm).
El desgaste del diámetro de la broca fue la medida principal del rendimiento del carburo. El diámetro de la broca se midió tanto antes como después de la perforación (antes de la rectificación), se midieron los tres diámetros entre los botones de calibración opuestos y el mayor de estos tres valores se registró como diámetro de la broca.
Los resultados de las pruebas muestran que el carburo según la invención sufrió menos desgaste que el material de referencia, véase la Tabla 3. Las brocas FFP121 perforaron de media 576 metros por broca en comparación con 449 metros de perforación para la referencia FFP122.
El desgaste total del diámetro durante toda la perforación con cada broca se muestra en la Figura 2. Cabe señalar que no se incluye la disminución del diámetro debido a las pérdidas por rectificado. El material de referencia FFP122 se desgastó 0,0055 mm por metro de perforación, mientras que la invención FFP121 se desgastó solo 0,0035 mm por metro de perforación. Los números se invierten para obtener una longitud perforada por mm de desgaste de la broca; la referencia ha perforado —183 metros de perforación por mm de desgaste de la broca y la invención ha realizado —286 metros de perforación por mm de desgaste de la broca.
Tabla 3. Resultados de la prueba de campo de todas las brocas sometidas a prueba.
Figure imgf000006_0001
Figure imgf000007_0001
*La broca n.° 22 se perdió debido a una rotura de la varilla y, por lo tanto, se excluye al calcular los metros de perforación medios por broca.
Figura 2. Cambio del diámetro de la broca durante la perforación.
Ejemplo 6
Se prepararon varillas sólidas de prueba según el ejemplo 1 de referencia denominado FFP122 y el ejemplo 2 de invención, denominado FFP121, con la excepción de que, en este ejemplo, los cuerpos verdes se prensaron en una prensa de bolsa seca. Las varillas se fabricaron para someter a prueba la resistencia a la deformación por compresión a alta temperatura de la referencia, ejemplo 1 y la invención, ejemplo 2.
La temperatura durante la prueba fue de 1000 °C y la presión fue de 900 MPa. Se observaron los siguientes resultados (véase la Tabla 4):
Tabla 4
Figure imgf000007_0002
Se sometieron a prueba un total de 4 piezas de prueba para cada material, dos con un 10 % de deformación y dos con un 20 % de deformación. Se utilizó argón como gas protector.
Los resultados se muestran en la Figura 3. Los insertos de broca de perforación según la invención presentaron un mejor rendimiento que los insertos de broca de perforación según la técnica anterior.
Ejemplo 7. Prueba de desgaste por abrasión
Los insertos de brocas de perforación de roca (010 mm, parte delantera esférica) según los ejemplos 1 y 2 se han sometido a prueba en una prueba de desgaste por abrasión en la que las puntas de la muestra se desgastaron contra una superficie giratoria de granito en una operación de torneado. En la prueba, la carga aplicada a cada inserto fue de 200 N, la velocidad de rotación fue de 270 rpm y la velocidad de alimentación horizontal fue de 0,339 mm/rev. La distancia de deslizamiento en cada prueba se fijó en 230 m y la muestra se enfrió mediante un flujo continuo de agua. Se evaluaron tres muestras por material y cada muestra se pesó cuidadosamente antes y después de la prueba. La pérdida de volumen de la muestra se calculó a partir de la pérdida de masa medida y la densidad de la muestra y sirve como medida del desgaste.
La prueba de desgaste por abrasión muestra claramente una resistencia al desgaste significativamente mayor para el material según la invención (FFP121) en comparación con el material de referencia FFP122, véanse los resultados en la Tabla 5.
Tabla 5. Resultados como muestra de desgaste medidos en la prueba de desgaste por abrasión.
Figure imgf000008_0001

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un botón de perforación de roca, que comprende un cuerpo hecho de carburo cementado sinterizado que comprende componentes duros de carburo de tungsteno (WC) en una fase aglutinante que comprende Co, en donde el carburo cementado comprende
4-12 % en masa de Co, Cr y
el resto de WC e impurezas inevitables,
caracterizado por que dicho carburo cementado comprende Cr en una cantidad tal que la relación de peso Cr/Co se encuentra dentro del intervalo de 0,043-0,19, el valor medio de tamaño de grano de WC se encuentra por encima de 1,75 |jm, y el carburo cementado está libre de cualquier grafito.
2. Un botón de perforación de roca según la reivindicación 1, caracterizado por que el valor medio de tamaño de grano de WC se encuentra por encima de 2,0 jm.
3. Un botón de perforación de roca según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la relación de peso Cr/Co es igual o superior a 0,075.
4. Un botón de perforación de roca según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la relación de peso Cr/Co es igual o superior a 0,085.
5. Un botón de perforación de roca según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que la relación de peso Cr/Co es igual a o menor que 0,15.
6. Un botón de perforación de roca según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que la relación de peso Cr/Co es igual o menor que 0,12.
7. Un botón de perforación de roca según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por que el contenido de Cr en dicho carburo cementado es igual o superior a un 0,17 % en masa, preferiblemente, igual o superior a un 0,4 % en masa.
8. Un botón de perforación de roca según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por que el contenido de Cr en dicho carburo cementado es igual o inferior a un 2,3 % en masa, preferiblemente, igual o inferior a un 1,2 % en masa.
9. Un botón de perforación de roca según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por que el Cr está presente en la fase aglutinante disuelto en cobalto.
10. Un botón de perforación de roca según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado por que la fase aglutinante está esencialmente libre de carburo de cromo.
11. Un botón de perforación de roca según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por que dicho carburo cementado tiene una dureza no superior a 1500 HV3.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE541073C2 (en) * 2016-11-18 2019-03-26 Epiroc Drilling Tools Ab Drill bit insert for percussive rock drilling
ES2947357T3 (es) * 2018-03-27 2023-08-07 Sandvik Mining And Construction Tools Ab Inserto de perforación de rocas
EP3899079A1 (en) * 2018-12-20 2021-10-27 AB Sandvik Coromant Coated cutting tool
CN114147228B (zh) * 2021-11-03 2024-02-13 浙江恒成硬质合金有限公司 一种硬质合金顶锤混合料制备方法
CN116752024A (zh) * 2023-08-21 2023-09-15 包头市新盛粉末冶金制品科技有限公司 一种碳化钨超耐磨硬质合金及其制备方法和应用

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9004123D0 (sv) * 1990-12-21 1990-12-21 Sandvik Ab Diamantimpregnerat haardmaterial
US5305840A (en) * 1992-09-14 1994-04-26 Smith International, Inc. Rock bit with cobalt alloy cemented tungsten carbide inserts
DE19907749A1 (de) * 1999-02-23 2000-08-24 Kennametal Inc Gesinterter Hartmetallkörper und dessen Verwendung
SE519005C2 (sv) * 1999-03-26 2002-12-17 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär
ATE275211T1 (de) * 1999-10-12 2004-09-15 Ceratizit Austria Gmbh Hartmetall-legierung zur formgebung mittels funkenerosiver bearbeitungs-verfahren
US6660133B2 (en) * 2002-03-14 2003-12-09 Kennametal Inc. Nanolayered coated cutting tool and method for making the same
ES2300616T3 (es) 2002-07-10 2008-06-16 Barat Carbide Holding Gmbh Metal duro, especialmente para el corte de piedras, hormigon y asfalto.
JP3762777B1 (ja) 2004-10-19 2006-04-05 住友電気工業株式会社 超硬合金
JP5023448B2 (ja) * 2005-07-27 2012-09-12 株式会社タンガロイ cBN工具
RU53354U1 (ru) * 2005-11-16 2006-05-10 Лев Христофорович Балдаев Шарошка
SE0602812L (sv) * 2006-12-27 2008-06-28 Sandvik Intellectual Property CVD-belagt hårdmetallskär för seghetskrävande korthålsborrningsoperationer
SE0701320L (sv) 2007-06-01 2008-12-02 Sandvik Intellectual Property Belagd hårdmetall för formverktygsapplikationer
JP5462549B2 (ja) 2009-08-20 2014-04-02 住友電気工業株式会社 超硬合金
EP2434086B1 (en) * 2010-09-22 2013-05-15 Sandvik Intellectual Property AB A rock drill bit and a drilling assembly for percussive rock drilling
GB201108975D0 (en) * 2011-05-27 2011-07-13 Element Six Ltd Superhard structure, tool element and method of making same
ES2613643T3 (es) 2011-10-17 2017-05-25 Sandvik Intellectual Property Ab Método para producir un polvo de carburo cementado o de metal cerámico usando un mezclador acústico resonante
JP5152770B1 (ja) * 2012-02-20 2013-02-27 有限会社Mts 強靭超硬合金の製造方法

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ZA201706160B (en) 2022-08-31
PL3274482T3 (pl) 2020-06-15

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