SE516432C2

SE516432C2 - Rolling drill bit for rotary crushing rock drilling and method for manufacturing the roller drill bit and crushing means for rotating, crushing drilling

Info

Publication number: SE516432C2
Application number: SE0001598A
Authority: SE
Inventors: Bjoern Claesson; Lennart Karlsson; Johan Linden; Lars-Gunnar Lundell
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2002-01-15
Also published as: AU5280501A; SE0001598D0; SE0001598L; US20020000336A1; WO2001083934A9; WO2001083934A3; WO2001083934A2

Abstract

A rotary cone drill bit includes at least one leg carrying a journal provided with bearing surfaces cooperating via bearing elements with bearing races in a rotatable cone cutter. The cone cutter is provided with rows of crushing elements. Each crushing element has a greatest width (D) and a greatest height (H), wherein HID<1.2. The crushing elements are welded to the body of the cone cutter to form a metallurgical bond therewith.

Description

nun-n 10 15 20 25 30 usa. 0 o u n nu 516 432 ll563SE 00/04/28 2 Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett stift som möjliggör en enkel montering till borrkroppen. nun-n 10 15 20 25 30 usa. A further object of the present invention is to provide a pin which enables easy mounting to the drill body.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en metod för tillverkning av rullborrkronor för roterande, krossande borrning, vilken är snabb och effektiv.A further object of the present invention is to provide a method for manufacturing roller drill bits for rotary, crushing drilling, which is fast and efficient.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Dessa och andra syften har uppnåtts genom en metod för tillverkning av rullborrkronor för roterande, krossande borrning samt en rullborrkrona och ett stift, vilka erhållit särdragen enligt de efterföljande oberoende patentkravens kännetecknande delar med hänvisning till ritningarna. Fig. 1A visar en del av en rullborrkrona enligt föreliggande uppfinning i tvärsnitt. Fig. lB och 1C visar förstoringar av två områden i Fig. 1A med stiﬁ enligt föreliggande uppfinning. Fig. 2A visar en alternativ utföringsfonn av en tandad borrkrona enligt föreliggande uppfinning i perspektivvy. F ig. 2B visar en förstorad tand från Fig. 2A. F ig. 3A-3G visar schematiskt ett förlopp enligt föreliggande uppfinning med punktsvetsning av ett stift till en borrkropp. Fig. 4 visar ett stift enligt föreliggande uppfinning i sidovy. Fig. 5A-5G visar schematiskt ett alternativt förlopp enligt föreliggande uppfinning med punktsvetsning av ett stift till en borrkropp. Fig. 6-10 visar altemativa utföringsformer av stift enligt föreliggande uppfinning i sidovyer.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS These and other objects have been achieved by a method of manufacturing roller drill bits for rotary, crushing drilling as well as a roller drill bit and a pin, which have obtained the features according to the characterizing parts of the following independent claims with reference to the drawings. Fig. 1A shows a part of a roller drill bit according to the present invention in cross section. Figs. 1B and 1C show enlargements of two areas in Fig. 1A with path ﬁ according to the present invention. Fig. 2A shows an alternative embodiment of a toothed drill bit according to the present invention in perspective view. F ig. 2B shows an enlarged tooth from Fig. 2A. F ig. 3A-3G schematically show a process according to the present invention with spot welding of a pin to a drill body. Fig. 4 shows a pin according to the present invention in side view. Figs. 5A-5G schematically show an alternative process according to the present invention with spot welding of a pin to a drill body. Figs. 6-10 show alternative embodiments of pins according to the present invention in side views.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till Fig. 1, 2A och 2B visas en bergborrkrona l enligt föreliggande uppﬁnning, för roterande krossande borrning av berg, en så kallad rullborrkrona.Detailed description of the invention With reference to Figs. 1, 2A and 2B, a rock drill bit 1 according to the present invention is shown, for rotary crushing drilling of rock, a so-called roller drill bit.

Borrkronan innefattar tre ben 10, varav endast ett visas, i tvärsnitt, på vilka lagertappar 11 är utformade. På varje lagertapp är en med stift 14 försedd rulle 12 roterbart lagrad medelst rullager 29, ett system av kullager 15, ett radiallager 16 samt ett axiallager 17. Stiften kan altemativt ersättas av andra krossande organ än stift, såsom mej selskär eller tänder (Fig. 2A) integrerade med rullen. Benen 10 är jämnt fördelade runt kronans omkrets med 120°:s delning. För införande av kullagerkuloma 15 är lagertappen ll försedd med en kanal 18, i vilken en plugg 19 är upptagen för att kvarhålla de separata kuloma 15. Det cylindriska rullagret 29 upptar en stor del av reaktionskraften från berget medan kullagrets 15 :naiv 10 15 20 25 30 516 m _. ._ ._ ll563SE 00/04/28 3 huvudsakliga uppgiﬁ är att kvarhålla rullen 12 på tappen ll. Rullen har en skuldra 20 att ansättas mot en ansats 2l på tappen för upptagning av axialkraﬂer, vilka ej upptas av en stödplattas samverkan med tappens axiella ändyta. Kronan är försedd med spolkanaler 34 för spolmedium, såsom tryckluñ med tillsats av vatten avsett för kylning och renblåsning av lagersystemet. De ovan närrmda lagren kan vara avtätade och smorda medelst ett smöijmedelssystem integrerat med kronan.The drill bit comprises three legs 10, of which only one is shown, in cross section, on which bearing pins 11 are formed. On each bearing pin, a roller 12 provided with pins 14 is rotatably mounted by means of roller bearings 29, a system of ball bearings 15, a radial bearing 16 and an axial bearing 17. The pins can alternatively be replaced by crushing means other than pins, such as seals or teeth (Fig. 2A) integrated with the roller. The legs 10 are evenly distributed around the circumference of the crown with a 120 ° pitch. For insertion of the ball bearing balls 15, the bearing pin 11 is provided with a channel 18, in which a plug 19 is received to retain the separate balls 15. The cylindrical roller bearing 29 absorbs a large part of the reaction force from the rock while the ball bearing 15: naive 10 30 516 m _. ._ ._ ll563EN 00/04/28 3 main information is to keep the roller 12 on the pin ll. The roller has a shoulder 20 to be abutted against a shoulder 21 on the pin for receiving axial collars, which are not accommodated by the interaction of a support plate with the axial end surface of the pin. The crown is provided with flushing channels 34 for flushing medium, such as a pressure cooker with the addition of water intended for cooling and purifying the bearing system. The bearings mentioned above can be sealed and lubricated by means of a lubricant system integrated with the crown.

Varje stift har en arbetande ände och stiftändens form kan variera högst avsevärt.Each pin has a working end and the shape of the pin end can vary very considerably.

Sålunda kan densamma vara halvsfärisk, konisk, ballistisk, semiballistisk eller mej selformad. Stiﬁen är gjorda av förslitningsresistent hårdmetall, såsom wolframkarbid och kobolt pressade tillsammans varefter den bildade kroppen sintras. Eftersom hårdmetall är ett dyrt material skulle borrkronans kostnad sjunka om hårdmetalldelen som normalt pressas ned i hål i stålkroppen kunde elimineras. Tillverkningskostnaden skulle också bli lägre om hålborming ej behövde utföras. I föreliggande uppﬁnning lästs hårdmetallen direkt mot stålkroppen genom svetsning. Svetsning innebär i att ytoma upphettas och trycks ihop varvid en s.k. metallurgisk bindning, med hög hållfasthet, erhålls mellan de två materialen.Thus, the same can be hemispherical, conical, ballistic, semi-ballistic or mejsel-shaped. The paths are made of wear-resistant cemented carbide, such as tungsten carbide and cobalt pressed together, after which the formed body is sintered. Since cemented carbide is an expensive material, the cost of the drill bit would decrease if the cemented carbide part that is normally pressed down into holes in the steel body could be eliminated. The manufacturing cost would also be lower if hole drilling did not have to be performed. In the present invention, the cemented carbide is loaded directly against the steel body by welding. Welding means that the surfaces are heated and compressed, whereby a so-called metallurgical bonding, with high strength, is obtained between the two materials.

Ett problem vid svetsning av hårdmetall är dess höga kolhalt. Vid uppsmältning kommer då kolhalten i stålet närmast fogen att öka, med risk för törsprödning. För att begränsa detta väljs svetstiden kort, vilket ställer speciella krav på valet av svetsmetod.A problem when welding cemented carbide is its high carbon content. Upon melting, the carbon content of the steel closest to the joint will increase, with the risk of dry embrittlement. To limit this, the welding time is selected briefly, which places special demands on the choice of welding method.

En lämplig metod där just korta svetstider är karakteristiskt är s.k. kondensatorpunktsvetsning, vilken illustreras i Fig. 3A-3G. Metoden innebär att Stiftet 14A och arbetsstycket ansluts till en krets i vilken ett kondensatorpaket, ej visat, urladdas. En speciellt utformad tapp 22 i Stiftet gör att strömmen blir mycket hög lokalt och en ljusbåge 43 uppstår. Denna ljusbåge törångar tappen och smälter ytoma. Stiﬁet trycks eller stöts mot arbetsstycket varvid smältan stelnar och metallurgisk eller kemisk bindning uppstår.A suitable method where just short welding times are characteristic is the so-called capacitor spot welding, which is illustrated in Figs. 3A-3G. The method means that the pin 14A and the workpiece are connected to a circuit in which a capacitor package, not shown, is discharged. A specially designed pin 22 in the pin causes the current to be very high locally and an arc 43 occurs. This arc steams the steam and melts the surfaces. The path is pressed or bumped against the workpiece, causing the melt to solidify and metallurgical or chemical bonding to occur.

F örloppet är mycket snabbt, i storleksordningen l-5 millisekunder (ms), och visas i Fig. 3A-3G. Svetsningen kan också göras utan spalt, dvs utan steg A i figuren, och svetstiden blir då något längre men ej längre än l sekund. Metoden enligt föreliggande uppfinning innebär således med hänvisning till Fig. 3A-3G att: A- Kondensatorpaketet laddas och stiftet 14A accelereras mot rullens släta yta 13. B- Tappen 22 kommer i kontakt med ytan 13 och kortsluter kondensatorpaketet. C- Tappen 22 förångas. D- En ljusbåge 43 bildas nuaﬂ» 10 15 20 » ø » | v' .- -....Z 516 432 " " " 1l563SE 00/04/28 4 mellan stiftet och arbetsstycket. E- Ljusbågen smälter ytskikt på båda materialen. F- Stiﬁet slår ned i arbetsstycket och svetsar ihop materialen. G- De uppsmälta skikten stelnar omedelbart i en väsentligen konisk svetsfog 41 och svetsningen är klar. I Fig. 1B och 1C antyds att stelnat material, främst stål, bildat en vulst 40 kring varje stift. Svetsfogens tjocklek ligger i intervallet 1 - 300 mikrometer (um). F ig. lC visar fastsvetsade skyddstift 30 av hårdmetall, vilka avser att hålla diametern på borrkronan konstant längre samt som skyddar stålbenet mot slitage vid utsatta ornråden.The process is very fast, on the order of 1-5 milliseconds (ms), and is shown in Figs. 3A-3G. The welding can also be done without a gap, ie without step A in the figure, and the welding time will then be slightly longer but not longer than 1 second. The method according to the present invention thus means with reference to Figs. 3A-3G that: A- The capacitor package is charged and the pin 14A is accelerated against the smooth surface 13. The pin 22 comes into contact with the surface 13 and short-circuits the capacitor package. C- Pin 22 evaporates. D- An arc 43 is formed now ﬂ »10 15 20» ø »| v '.- -.... Z 516 432 "" "1l563EN 00/04/28 4 between the pin and the workpiece. E- The arc melts surface layers on both materials. F- The path strikes the workpiece and welds the materials together. G- The molten layers solidify immediately in a substantially conical weld joint 41 and the welding is complete.In Figs. 1B and 1C it is indicated that solidified material, mainly steel, formed a bead 40 around each pin.The thickness of the weld joint is in the range 1 - 300 micrometers (μm) Fig. 1C shows welded protective pins 30 of cemented carbide, which are intended to keep the diameter of the drill bit constantly longer and which protect the steel leg against wear in the case of exposed mandrels.

Det stift 14A som anpassats till metoden enligt föreliggande uppﬁnning visas i Fig. 4. Stiftet av hårdmetall har en i huvudsak cylindrisk skaftdel 23 och en halvsfärisk arbetande ände 24. Stiﬁet har en centrumaxel CL. Änden deﬁnierar en radie R, vars centrum ligger i ett plan P. Skaftdelen 23 har en diameter D. Tappen 22 har utsträckning symmetriskt kring centrumaxeln CL från en stiﬂets undersida 25A. Undersidan 25A är i huvudsak koniskt utformat med en inre konvinkel som är från 150° till mindre än 180°, företrädesvis kring 174°. Tappen har en diameter d kring 0.75 mm. Skaftdelen 23 har en höjd hl från övergången 26 till undersidan 25A till planet P vilken är från 0.2 till 2.8 mm.The pin 14A adapted to the method of the present invention is shown in Fig. 4. The cemented carbide pin has a substantially cylindrical shaft portion 23 and a hemispherical working end 24. The rod has a center axis CL. The end defines a radius R, the center of which lies in a plane P. The shaft part 23 has a diameter D. The pin 22 extends symmetrically about the center axis CL from the underside 25A of a path. The underside 25A is substantially conically shaped with an inner cone angle that is from 150 ° to less than 180 °, preferably around 174 °. The pin has a diameter d around 0.75 mm. The shaft part 23 has a height h1 from the transition 26 to the underside 25A to the plane P which is from 0.2 to 2.8 mm.

Tappen 22 och undersidan 25A har en höjd h2 cirka 1.2 mm mätt från övergången 26.The pin 22 and the underside 25A have a height h2 of approximately 1.2 mm measured from the transition 26.

Stiftets höjd H utgör den del av stiftet som är avsedd att sticka ut från frontytan och höjden deﬁnieras från övergången 26 till toppen på stiﬂet. I tabellen nedan har listats lämpliga värden avseende stiﬁdimensioner för stiñ enligt föreliggande uppﬁnning med de vanligaste stiﬂdiarnetrarria vid rullborrkronor. Förekommande enhet är millimeter.The height H of the pin is the part of the pin that is intended to protrude from the front surface and the height they are ﬁ niered from the transition 26 to the top of the path. The table below lists suitable values for path dimensions for paths according to the present invention with the most common path diarnetrariums for roller drill bits. Occurring unit is millimeters.

Dia Utstick meter D H H/D 7 3,3 0,47 7 4,9 0,70 10 3,5 0,35 10 7,0 0,70 12 3,7 0,31 12 8,0 0,67 14 4,3 0,31 14 1 1,0 0,79 16 5,1 0,32 16 14 0,88 19 8,0 0,42 19 15,5 0,82 21 8 0,38 unfun 10 15 20 25 - I = | nu n 516 432 i " " " 1l563SE 00/04/28 5 21 19 0,90 max 19 0,9 min 3 ,3 0,3 H/D-förhållandet är såsom framgår ur tabellen cirka 0.3 till 0.9, men är deﬁnitivt mindre än 1.2, dvs H/D konventionella stifts längder visar det sig att längden hos stiﬁet enligt föreliggande uppfinning är endast cirka 30% - 50% av längden hos konventionella stiﬁ.Dia Protrusion meter DHH / D 7 3.3 0.47 7 4.9 0.70 10 3.5 0.35 10 7.0 0.70 12 3.7 0.31 12 8.0 0.67 14 4 , 3 0.31 14 1 1.0 0.79 16 5.1 0.32 16 14 0.88 19 8.0 0.42 19 15.5 0.82 21 8 0.38 unfun 10 15 20 25 - I = | now n 516 432 i "" "1l563EN 00/04/28 5 21 19 0.90 max 19 0.9 min 3, 3 0.3 The H / D ratio is as shown in the table about 0.3 to 0.9, but is the ﬁ nitive less than 1.2, i.e. the lengths of H / D conventional pins, it is found that the length of the path according to the present invention is only about 30% - 50% of the length of conventional path ﬁ.

Svetsning kan alternativt ske genom motståndssvetsning, vilken illustreras i Fig. 5A- 5G. Denna kan vara av konventionell typ, där värme genereras av ström som leds över två ytor under tryck. Speciellt lämpliga är två metoder som liknar kondensatorpunktsvetsning, nämligen de s.k. SC (Short Cycle)- och ARC (Arch)-metodema. Skillnaden jämfört med kondensatorpunktsvetsning är att en transforrnatorströmkälla används samt att stiftet har en helt konisk undersida i stället för tapp. Från början är stiﬁet i kontakt med arbetsstycket men samtidigt som strömmen släpps på lyfts det upp en bit. Därmed bildas en ljusbåge som _ smälter ytoma på samman sätt som ovan. Slutligen trycks stiﬁet ned i arbetsstycket och svetsen bildas. Svetstiden, som är något längre än vid kondensatorpunktsvetsning, styrs genom reglering av tiden mellan det att ljusbågen tänds och stiftet trycks ned. SC-metoden illustreras i Fig. 5A-5F. SC-metoden enligt föreliggande uppﬁnning innebär således med hänvisning till Fig. 5A-5F att: A- Stiftet är initialt i kontakt med arbetsstycket. B- Samtidigt som strömmen släpps på lyﬁs stiﬁet upp från arbetsstycket varvid en ljusbåge bildas. C- En ljusbåge 43 bildas mellan stiﬁet och arbetsstycket. D- Ljusbågen smälter ytskikt på båda materialen. E- Stiftet slår ned i arbetsstycket och svetsar ihop materialen.Welding can alternatively take place by resistance welding, which is illustrated in Figs. 5A-5G. This can be of the conventional type, where heat is generated by current which is conducted over two surfaces under pressure. Particularly suitable are two methods similar to capacitor spot welding, namely the so-called SC (Short Cycle) and ARC (Arch) methods. The difference compared to capacitor spot welding is that a transformer power source is used and that the pin has a completely conical underside instead of a pin. From the beginning, the path is in contact with the workpiece, but at the same time as the power is released, it lifts up a bit. This forms an arc that melts the surfaces in the same way as above. Finally, the path is pushed down into the workpiece and the weld is formed. The welding time, which is slightly longer than in capacitor spot welding, is controlled by regulating the time between the arc being lit and the pin being pressed down. The SC method is illustrated in Figs. 5A-5F. The SC method according to the present invention thus means, with reference to Figs. 5A-5F, that: The A-pin is initially in contact with the workpiece. B- At the same time as the current is released on the light path up from the workpiece, an arc is formed. C- An arc 43 is formed between the path and the workpiece. D- The arc melts surface layers on both materials. The e-pin strikes the workpiece and welds the materials together.

G- De uppsmälta skikten stelnar omedelbart och svetsfogen 41 är klar. Svetstiden för SC- metoden överskrider sällan 20 ms.G- The molten layers solidify immediately and the weld joint 41 is ready. The welding time for the SC method rarely exceeds 20 ms.

Det stift 14B som anpassats till den alternativa metoden enligt föreliggande uppﬁnning visas i Fig. 6. Det som skiljer stiftet 14B från det ovan beskrivna stiﬁet 14A är att stiﬁet 14B saknar tapp så att undersidan 25B utgörs av en helt konisk yta med en inre konvinkel kring 166°. Ett viktigt gemensamt särdrag för de båda stiﬁen är att de har en undersida vars minsta diameter är mindre än diametem D hos Stiftet, dvs en väsentligen konisk svetsfog 41 erhålls. Därigenom kompenseras för en lite större uppsmältning hos stålet som man normalt får under stiﬁets mitt. |,»|o 10 15 20 25 30 nu ' ' ° , , ' | u o u» 516 432 _ ll563SE 00/04/28 6 ARC-metoden används för större dimensioner och fungerar på samma sätt som SC- metoden. Eftersom längre svetstider används skyddas svetsen i detta fall medelst en kerarnisk ring eller gas. Svetstiden är diameterberoende exempelvis 200-400 ms för ett stift med diameter 10 mm men överskrider sällan eller aldrig l sekund.The pin 14B adapted to the alternative method of the present invention is shown in Fig. 6. What distinguishes the pin 14B from the path 14A described above is that the path 14B has no pin so that the underside 25B consists of a completely conical surface with an inner cone angle around 166 °. An important common feature of the two paths is that they have a underside whose minimum diameter is smaller than the diameter D of the pin, ie a substantially conical weld joint 41 is obtained. This compensates for a slightly greater melting of the steel that you normally get under the middle of the path. |, »| O 10 15 20 25 30 nu '' °,, '| u o u »516 432 _ ll563EN 00/04/28 6 The ARC method is used for larger dimensions and works in the same way as the SC method. Since longer welding times are used, the weld in this case is protected by means of a core ring or gas. The welding time is diameter dependent, for example 200-400 ms for a pin with a diameter of 10 mm but rarely or never exceeds 1 second.

För att öka fogens hållfasthet kan hårdmetallen beläggas med ett skikt av nickel eller kobolt innan svetsning.To increase the strength of the joint, the cemented carbide can be coated with a layer of nickel or cobalt before welding.

Exempel l: Hårdmetallstiﬁ med en diameter på 07 mm svetsades medelst kondensatorpunktsvetsning mot en stålkropp i seghärdat stål av typen SS2244.Example 1: Carbide path ﬁ with a diameter of 07 mm was welded by capacitor spot welding to a steel body in toughened steel of type SS2244.

Hårdmetallstiﬁen var utformade enligt Fig. 4. Vid svetsningen användes en s.k. lyﬁhöjd om l mm, spänningen 160V, tryckkraft 50N och svetstid 3 ms. Genom metallograﬁsk undersökning veriﬁerades att metallurgisk bindning erhölls mellan stålkroppen och hårdmetallstiften.The cemented carbide path was designed according to Fig. 4. A so-called ly ﬁ height of 1 mm, voltage 160V, compressive force 50N and welding time 3 ms. Metallographic examination verified that metallurgical bonding was obtained between the steel body and the cemented carbide pins.

Exempel 2: Hårdmetallstiﬁ med en diameter på 07 mm svetsades med SC-metoden mot en stålkropp i seghärdat stål av typen SS2244. Hårdmetallstiften var utformade enligt Fig. 6. Vid svetsningen användes en lyfthöj d om l mm, strömstyrkan 550V och svetstiden 20 ms. Genom metallograﬁsk undersökning veriﬁerades att metallurgisk bindning erhölls mellan stålkroppen och hårdmetall.Example 2: Carbide path ﬁ with a diameter of 07 mm was welded by the SC method to a steel body in toughened steel of the type SS2244. The cemented carbide pins were designed according to Fig. 6. When welding, a lifting height d of 1 mm, the current 550V and the welding time 20 ms were used. Metallographic examination verified that metallurgical bonding was obtained between the steel body and cemented carbide.

Ytterligare en fördel med metodema enligt föreliggande uppfinning är att stift kan placeras närmare varandra på rullborrkronan utan risk för några sprickor mellan några stifthål. Den korta svetstiden möjliggör svetsning även av diarnantbelagda stift. Varje stift 14A, l4B enligt föreliggande uppfinning som skall svetsas är kortare än motsvarande konventionellt stift, varför dyr hårdmetall sparas. Dessutom behövs ingen som helst beredning av svetsfogen på rullen 12. Stiftet 14A, l4B är ej avsett att roteras vid svetsningen och kan därför altemativt vara asymmetriskt utformat och behöver dessutom inga medbringningsytor. I det asymrnetriska fallet gäller att i det i kraven givna sambandet är ”D” en beteckning för det asymmetriska stiﬁets största bredd. Skaﬂets höjd hl hos stiftet kan vara 0 till 15 mm, det vill säga den arbetande änden 24 kan exempelvis ansluta direkt till undersidan 25A, 25B.A further advantage of the methods according to the present invention is that pins can be placed closer to each other on the roller drill bit without the risk of any cracks between any pin holes. The short welding time also enables welding of diarnate-coated pins. Each pin 14A, 14B according to the present invention to be welded is shorter than the corresponding conventional pin, so expensive cemented carbide is saved. In addition, no preparation of the welding joint on the roller 12 is required at all. The pin 14A, 14B is not intended to be rotated during welding and can therefore alternatively be asymmetrically designed and also does not need any entraining surfaces. In the asymmetric case, in the context given in the requirements, “D” is a designation for the largest width of the asymmetric path. The height hl of the pin of the pin can be 0 to 15 mm, i.e. the working end 24 can, for example, connect directly to the underside 25A, 25B.

Fig. 7 visar ett stift l4C enligt föreliggande uppﬁnning, med ballistisk grundform, vilket är något mer aggressivt än de ovan beskrivna stiften. Fig. 8 visar ett stift 14D enligt föreliggande uppﬁnning, med konisk grundform, vilket är ytterligare något mer aggressivt 1-»11 10 15 20 25 n o ø | O' , , . ø ~ a» 516 43.2 lI563SE 00/04/28 7 än de ovan beskrivna stiﬂen. Fig. 9 visar ett stift 14E enligt föreliggande uppfinning såsom nämnts ovan, med asymmetrisk, väsentligen konisk grundform. Såsom framgår av Fig. 10 utbildas stiﬁet 14F enligt föreliggande uppﬁnning med en skuldra och ett mellanliggande konkavt parti. Skuldran skyddar det omgivande stålet i rullen 12 mot förslitning och ger större svetsad yta.Fig. 7 shows a pin 14C according to the present invention, with ballistic basic shape, which is slightly more aggressive than the pins described above. Fig. 8 shows a pin 14D according to the present invention, with conical basic shape, which is further slightly more aggressive 1- »11 10 15 20 25 n o ø | O ',,. ø ~ a »516 43.2 lI563SE 00/04/28 7 than the path described above. Fig. 9 shows a pin 14E according to the present invention as mentioned above, with asymmetrical, substantially conical basic shape. As shown in Fig. 10, the path 14F is formed according to the present invention with a shoulder and an intermediate concave portion. The shoulder protects the surrounding steel in the roller 12 from wear and gives a larger welded surface.

Alternativt kan stiften 14A-14F kan vara utfört i material liknande den typ av hårdmetall som beskrivs i US-A-5 286 549 vari visas hårdmetallkroppar, vilka innehåller WC och ett bindemedel baserat på åtminstone något av Co, Fe och Ni och vilka innefattar en mjuk kärna av hårdmetall omgiven av en hårdare ytzon av hårdmetall. Det är underförstått att stiﬁen 14C-14F kan anordnas med en tapp 22 för att möjliggöra kondensatorpunktsvetsning av dessa.Alternatively, the pins 14A-14F may be made of materials similar to the type of cemented carbide described in US-A-5,286,549 showing carbide bodies which contain WC and a binder based on at least one of Co, Fe and Ni and which comprise a soft carbide core surrounded by a harder carbide surface zone. It is understood that paths 14C-14F may be provided with a pin 22 to enable capacitor spot welding thereof.

Fig. 2A och 2B visar en alternativ utföringsform av en rullborrkrona 1' enligt föreliggande uppﬁnning med ståltänder. Det som skiljer denna utiöringsform från borrkronan 1 i Fig. 1A är att rullen l” istället för stiﬁ har ståltänder förstärkta med hårdmetalltoppar 14” såsom krossande organ. I svetsfogen har toppen 14' väsentligen ett rektangulärt tvärsnitt med en största bredd D, Fig. 2C. Toppens höjd H utgör den del av tanden som är avsedd att sticka ut från stålytan på rullen och höjden H definieras från övergången 26' till spetsen på toppen. H/D-íörhållandet är cirka 0.3 till 0.9, men är deﬁnitivt mindre än 1.2, dvs H/D<1.2, helst H/DSO.9.Figs. 2A and 2B show an alternative embodiment of a roller drill bit 1 'according to the present invention with steel teeth. What distinguishes this embodiment from the drill bit 1 in Fig. 1A is that the roller 1 "instead of the path ﬁ has steel teeth reinforced with cemented carbide tops 14" as crushing means. In the weld, the top 14 'has a substantially rectangular cross-section with a maximum width D, Fig. 2C. The height H of the top constitutes the part of the tooth which is intended to protrude from the steel surface of the roller and the height H is defined from the transition 26 'to the tip of the top. The H / D ratio is about 0.3 to 0.9, but they are ﬁ natively less than 1.2, ie H / D <1.2, preferably H / DSO.9.

Föreliggande uppﬁnning medför således att en rullborrkrona för roterande, krossande borrning anvisas vilken medger stora frihetsgrader avseende utrymme mellan rullama och lagerutrymme i borrkroppen. Dessutom anvisas stiftgeometrier och en metod vilka möjliggör en enkel och snabb montering av stift till borrkroppen, vilket i sin tur medför materialtekniska fördelar.The present invention thus entails that a roller drill bit for rotating, crushing drilling is indicated, which allows large degrees of freedom regarding space between the rollers and bearing space in the drill body. In addition, pin geometries and a method are provided which enable a simple and fast installation of pins to the drill body, which in turn entails material technical advantages.

Föreliggande uppﬁnning är ej begränsad till de som exempel visade utlöringsfonnema utan kan modifieras inom ramen för patentkraven.The present invention is not limited to the teaching methods shown by way of example but can be modified within the scope of the claims.

Claims

10 15 20 25 30 - n q ~ ~ n u u ~ o n ø o u o u u - ø | n n o l 156355 00/04/28 8 Patent claims

Roller drill bit for rotating, crushing rock drilling, comprising at least one leg (10; 10 °) supporting a bearing pin (11) provided with bearing surfaces for cooperating via bearing elements with bearing tracks in a roller (12, 12 ') rotatable therewith equipped with rows of crushing member (14A-14F, 14 °), the crushing member having a maximum width (D) and a maximum height (H), characterized in that at least one crushing member (14A-14F; 14 °) is welded to a substantially smooth part of the roller (12; 12 ') and in that the crushing member is metallurgically bonded to the roller and that the following formula applies: H / D <1 .2.

A carbide crushing member for rotary, crushing drilling, which has an effective working end (24) and may have a shaft (23), the crushing member (14A-14F; 14 °) being arranged on a rotatable roller ( l2; l2 '), the crushing member having a maximum width (D) and a maximum height (H), the crushing member having an underside (25A; 25B; 25 °), characterized in that the underside (25A ; 25B; 25 ") is at least partially conical to be attached by spot welding to the roll and the following formula applies: H / D <1 .2.

The crushing member of claim 2, wherein the underside (25A) comprises a pin (22) extending symmetrically about a center axis (CL) of the member from the underside (25A) of the crushing member.

The crushing member according to claim 2, wherein the underside (25B) is substantially conically shaped and has an inner cone angle that is from 150 ° to less than 180 °.

The crushing member according to any one of the preceding claims, wherein the height (hl) of the shaft (23) is 0 to 15 mm.

A method of manufacturing a roller drill bit for rotary, crushing drilling, wherein the roller drill bit (1; 1 ') comprises at least one leg (10; 10') supporting a bearing pin (1 1) provided with bearing surfaces for cooperating via bearing elements with bearing tracks in and thus 10 l5 20 516 432. Rotatable roller (12; 12 ') equipped with rows of crushing means (14A-1 4F, 14'), the crushing means having a maximum width (D) and a maximum height (H), characterized in that the method comprises the following steps - arranging a crushing member whose height (H) relates to its greatest width (D) as H / D <1.2, - arranging a current source with two electrical poles, - connecting the roller to one pole and the crushing means (14A-14F; 14 ') to the second pole, - joining the surface of the roll and the crushing means so that an arc (43) is present between the roll and the crushing means, - ensuring that the arc melts surface layers on both the roll and the crushing means, - pressing the crushing means against the roller, - ensuring that the molten layers solidify and - repeating said steps for each pin until the roller drill bit has the desired number of welded pins.

Method according to claim 6, in which the current source is a capacitor package intended to be charged before welding and in which the crushing member is accelerated against the workpiece so that a pin (22) on a underside (25A) of the crushing member (14A) enters contact with the roller and thus short-circuit the capacitor package so that the pin evaporates.

A method according to claim 6, wherein the crushing member (14B) is initially kept in contact with the roller while current is released on after which the crushing member is lifted up from the roller thereby forming an arc (43).