磨料及采用该磨料的钻孔方法技术

提供一种在利用干式方法钻深孔时可降低因钻孔引起的岩心钻头的发热，保持钻孔速度不降低，并且能够钻深孔的磨料以及利用该磨料的钻孔加工方法。作为供应给把金刚石片（３１）固定到绕轴线旋转驱动的筒状柄的前端上构成的岩心钻头（１１）的前端与被前述前端推顶而被钻孔的被切削材料（２０）之间进行金刚石片（３１）的修整用的磨料，采用在进行金刚石片（３１）的修整的磨粒中添加了超微细粉末的无水二氧化硅和含水树脂的材料。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用在筒状型芯上配备有金刚石片的岩心钻头在沥青及水泥等被切削材料上进行钻孔时使用的金刚石片的修整材料及采用它的钻孔方法。现有技术在现有技术中，在对沥青及水泥等被切削材料进行钻孔时，已知通过一面用马达等驱动源使得在筒状型芯的开口部的前端上固定有由金刚石磨粒等构成的金刚石片形成的岩心钻头旋转，一面将该钻头压紧到被切削材料上，在被切削材料上钻出圆环状槽的钻孔加工方法。这里，金刚石片是在烧结金属粘合剂等粘接剂制成的结合体中分散配置金刚石磨粒等形成的，为了维持良好的钻孔状态，当最外面的金刚石磨粒作为切削刃的作用结束耗损或脱落之后，要求适当地磨损粘接剂，依次使内部新的金刚石磨粒显现出来，促进其所谓的自生作用或修整作用。图4是这种结构的岩心钻头的一个例子，该图是将其前端部分断开的透视图。图中，110是柄，310是金刚石片。如图4所示，将多个金刚石片310，…，310从柄110的前端突出，沿周向按规定的间隔例如借助钎焊或激光焊接等固定到作为绕轴线旋转的圆筒状的柄110的开口端的前端部110a上，进而，在柄110的径向方向，金刚石片310的厚度比柄110的厚度、即柄110的内周面与外周面之间的距离大。此外，金刚石片310，…，310是通过在烧结金属粘合剂等结合体分散配置金刚石磨粒W等形成的。不过，当被切削材料是硬质材料的情况下，由于切屑是微粒，所以不仅不能获得金刚石片的修整作用，而且在切屑紧贴在粘合剂材料上，并将金刚石磨粒包裹，形成表面致密的光滑的陶瓷状，由于所谓的堵塞导致摩擦热增加。因此，例如，如特开平4-319408号公报中所公开的那样，采用一种如下面所述的钻孔加工方法，即，一面对被切削材料钻孔，一面向钻孔部位供应氧化铝、碳化硅或者型砂及研磨粉等进行金刚石片修整用的作为切削材料的磨粒，与此同时，向钻孔部位供应作为冷却流体的空气等气体的干式加工方法，或者，向钻孔部分供应水等液体的湿式加工方法，以便冷却金刚石片，降低因为钻孔时产生的热量造成的金刚石片的磨损。
技术实现思路
在实际钻孔作业中，除比较浅的钻孔作业之外，主要用水等湿式方法。特别是对原子能发电站的墙壁进行钻孔通以配管、对建筑物的横梁等厚的被切削材料进行钻孔等需要钻1米以上的深孔时，到目前为止主要必须依赖于湿式加工方法。这是因为，利用干式加工方法钻深孔时，即使把压缩空气等冷却流体和磨料一起送往岩心钻头的前端，由于受到岩心钻头的内周面与所钻孔的槽的内周壁之间的狭小的间隙的阻碍，压缩空气和磨料不能被充分地供应凹前端的金刚石片处的缘故。特别是，在用干式加工方法钻孔时，存在着磨料到达岩心钻头的前端时滞留在该处的问题，结果，在不能充分进行金刚石片的修整的同时，还在金刚石片的金刚石磨粒之间，或者从金刚石片向轴线方向的上方延伸的区域内等在图4中斜线所示的部分(图中R所示的部分)上，产生因切屑造成的堵塞，岩心钻头发热，钻孔速度下降，或者，在对硬质的钢筋混凝土等被切削材料钻孔时，会产生只能钻孔钻到一半的问题。从而，当采用干式加工方法时，在钻孔速度降低时，必须中断作业把岩心钻头拉到外部进行冷却，或者通过清理对金刚石进行修整，或者更换岩心钻头，显著地增加劳力和时间。由于这些原因，到目前为止主要用湿式加工方法进行钻孔，但另一方面，这种钻孔作业在绝大多数情况下，作为施工对象的建筑物都是有人居住的，用水等湿式加工方法，由于混合切屑的污泥，以及这种污泥干燥时所产生的粉尘会恶化居住环境，所以在很大情况下都希望避免使用这种方法。这是因为，如果采用利用空气等的干式加工方法等的话，所产生的粉尘等可以用集尘装置进行回收的缘故。这样，微粒不污染周围环境，也强烈地希望用干式方法钻深孔，另一方面，当采用干式加工方法时，目前还存在着钻孔作业的工作量及时间显著增加的问题。本专利技术是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供一种在利用干式方法钻孔时能够降低因钻孔造成的岩心钻头所发出的热量，可保持钻孔速度并且能够钻深孔用的磨料以及用该材料进行钻孔的方法。技术方案1所述的专利技术为一种磨料，其被供应给将用粘合剂材料保持金刚石磨粒的金刚石片固定到绕轴线旋转驱动的筒状柄的前端上构成的岩心钻头的前述前端、和被前述前端顶压并被钻孔的被切削材料之间，对前述金刚石片进行修整，其特征为，包含有其表面上具有硅烷醇基、粒径为5nm至50nm的超微细粉末的无水二氧化硅。在本专利技术中，磨料通过把表面上存在硅烷醇基(Si-OH)、粒径为5nm至50nm的超微细粉末的无水二氧化硅添加到进行金刚石片修整用的、由氧化铝及碳化硅，或者铸型砂及研磨粉或者它们的混合物构成的磨粒中形成。借此，磨料的流动性增高，即使在钻深孔时，也能够向岩心钻头前端的金刚石片供应足够的磨粒，可高效地进行金刚石片的修整，防止因切屑造成的金刚石片的堵塞，降低因岩心钻头钻孔所发出的热量。此外，由于利用超微细粉末的无水二氧化硅同样也提高切屑的流动性，所以能够在不堵塞岩心钻头前端的情况下有效地将切屑排出，降低切屑与被切削材料之间的摩擦热，从而可降低岩心钻头的发热量。这样，可以在降低钻头的发热量、保持钻孔速度不降低的情况下用干式方法进行深孔的钻孔。这里，超微细粉末的无水二氧化硅是将四氯化硅在氢氧焰中的1000℃以上的高温下水解，例如通过下面所述的反应而生成的。此外，由于超微细粉末的无水二氧化硅是无害的，而且是非活性的，所以，即使以高的浓度充满到空气中也不会着火爆炸，可以安全地进行钻孔作业。技术方案2所述的专利技术为一种磨料，其被供应给将用粘合剂材料保持金刚石磨粒的金刚石片固定到绕轴线旋转驱动的筒状柄的前端上构成的岩心钻头的前述前端、和被前述前端顶压并被钻孔的被切削材料之间，对前述金刚石片进行修整，其特征为，包含有通过前述金刚石片挤压而渗出水分，或者因温度上升而放出水分的含水树脂。根据本专利技术，通过因金刚石片挤压而渗出水分或由于温度上升而放出水分的含水树脂的添加到进行金刚石片修整用的氧化铝及碳化硅、或者铸型砂及研磨粉或者它们的混合物等构成的磨粒中，能够可靠地向金刚石片提供水分，通过在这种水分蒸发时夺取蒸发热，可以高效率地冷却金刚石片。而且，假如含水树脂未受到金刚石片的挤压而被传送到钻孔部位的下游侧时，例如，当它与集尘装置的内部及被切削材料碰撞时，不会因这种碰撞力而渗出水分，所以不会沾湿集尘装置的内部和被切削材料及其周边部等。此外，与湿式方法不同，由于这种方法可以集中地只向金刚石片上供应水分，所以可以更有效地对金刚石片进行冷却，所以即使为了降低摩擦热的增大而加大含水树脂的供应量时，也不会沾湿金刚石片附近以外的部位。从而，即使在用干法钻孔时，也可以降低因岩心钻头钻孔所发出的热量，保持钻孔速度不下降，利用干式方法进行深孔钻孔。这里，含水树脂例如是以苯乙烯系的磺酸基(-SO3-)作为交换基的树脂，它易于含浸水、流动性高，使用含水时膨润状态下水分占40～60重量％的材料。技术方案3所述的专利技术特征为在技术方案2所述的磨料中，包含有表面上具有硅烷醇基、粒径为5nm至50nm的超微细粉末的无水二氧化硅。在本专利技术中，借助超微细粉末的无水二氧化硅提高磨料的流动性，向岩心钻头的前端金刚石片供应足够的磨料。特别是，可以高效地向金刚石片供应磨料中的含水树脂，对金刚石片进行冷却。这样，降低因岩心钻头钻孔发出的热量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磨料，所述磨料被供应给将用粘合剂材料保持金刚石磨粒的金刚石片固定到绕轴线旋转驱动的筒状柄的前端上构成的岩心钻头的前述前端、和被前述前端顶压而被钻孔的被切削材料之间，对前述金刚石片进行修整， 其特征为，包含有表面上具有硅烷醇基、其粒径为５ｎｍ至５０ｎｍ的超微细粉末的无水二氧化硅。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：真崎繁，川原刚，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，日本金刚石株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]