Рассмотрены основные направления повышения работоспособности горнорежущего инструмента. Показано, что путем легирования спеченных твердых сплавов можно увеличить энергопоглощаемость твердосплавных элементов, их усталостную прочность и работоспособность без снижения твердости и износостойкости.

Рассмотрены актуальные вопросы теории и практики получения монокристаллических, дисперсных, керамических и композиционных сверхтвердых материалов (СТМ) в широком диапазоне температур и давлений. Проанализированы достижения и пути развития научных основ создания новейших технологий обработки металлов и неметаллов инструментом из СТМ, методов и технологий применения СТМ в базовых отраслях промышленности. Приведены результаты практического применения и освещены перспективы развития работ в области создания эффективных твердых сплавов, буровых, камне- и металлообрабатывающих инструментов, оптимизации условий их применения.

Освещены состояние и перспективы развития работ в области создания эффективных сверхтвердых материалов и твердых сплавов, а также бурового, металло- и камнеобрабатывающего инструментов, оптимизации условий их применения. Рассмотрены проблемные вопросы, возникающие в современном практическом опыте бурения, камне- и металлообработки. На основе различий в дефектности всей поверхности кристаллов предложен высокоселективный адгезионно-магнитный способ сортировки алмазов по прочности.

Описана работоспособность породоразрушающего инструмента из однородных синтетических алмазов. Освещены проблемы реализации новых научно-технических разработок буровой техники в условиях рыночной экономики в Украине, перспективные направления создания породоразрушающего инструмента нового технического уровня. Проанализировано взаимодействие скважинного оборудования породоразрушающего и фрезерного инструмента с эксплуатационными колоннами. Приведены результаты использования отечественных техники и технологий для строительства горизонтальных скважин, производственных испытаний модернизированного алмазного породоразрушающего инструмента. Изучены влияние температуры торца алмазной коронки на механическую скорость бурения, а также химического модифицирования на физико-химические свойства алмазных порошков, исходной пористой структуры графитов на процесс кристаллизации алмаза. Изложена методика исследования изнашивания алмазно-твердосплавных вставок буровых долот. Рассмотрены особенности фазового состава продуктов синтеза наноалмазов.

Определены геометрические параметры алмазных буровых коронок в процессе термоциклического разрушения горных пород. Приведены результаты экспериментального исследования кавитационного диспергатора. Проанализированы процессы истирания и разрушения керна в условиях вращательного бурения скважин. Изучены влияние примесей ультрадисперсного алмаза на кинетику окисления, обработки высоким давлением без нагрева на структурное состояние порошковых частиц алмаза, газофазной обработки на устойчивость наноалмаза в воздухе. Освещены механические свойства поликристаллических алмазов "Карбонадо", а также свойства порошков детонационных алмазов, синтезированных из графитов. Рассмотрены вопросы компьютерного моделирования распределения температурных и концентрационных полей в процессе выращивания монокристаллов алмаза. Определено взаимодействие нитевидных кристаллов карбида кремния с растворами фтористоводородной и азотной кислот. Описаны новые эффективные и экологически чистые способы переработки цветных металлов и твердых сплавов, новая технология регенерации отходов твердых сплавов.

Исследованы механизмы и основные закономерности влияния термоудара на характеристики структурного состояния и свойства алмазосодержащего композиционного материала. Термическая обработка в заданных режимах обеспечивает формирование в матрице оптимального уровня напряжений сжатия, в присутствии которых твердосплавные частицы и алмазы удерживаются окружающими объемами связки не только за счет сил адгезии, но и механически. Приведены результаты экспериментального бурения коронками с различными видами термообработки.

Показано, що для бурового інструменту доцільно використовувати матеріали, які складаються зі стальної матриці, армованої твердими сплавами. Вивчено кінетику змочування та механізм міжфазної взаємодії в системах тверді сплави (ЛЦК-20, ТВ-4, ТН-20, КТФХ) - долотна сталь 06Х6Г9МФ. Оптимальною армованою домішкою за результатами експериментів запропоновано композиційний матеріал на основі карбіду титану - КТФХ, для якого розроблено технологію формування та спікання гранул. Одержані гранули рекомендовано для виробництва зубків бурового інструменту методом центробіжного лиття.

Наведено розроблену технологію виготовлення та методику ранжування за якістю породоруйнувальних біметалевих дисків гірничопрохідницьких комплексів. Показано, що за допомогою методу АЕ можна ефективно ранжувати за якістю біметалеві елементи конструкцій і виробів. Для цього доцільно створювати напруження у їх перерізі, які рівномірно розподіляються по всьому об'єму виробу. Виявлено, що швидкість навантаження (в межах безпечних значень) суттєво не впливає на генерацію сигналів АЕ якісними виробами.

Наведено результати числового моделювання температурного поля в об'ємі робочого шару (РШ) бурової коронки в процесі його напікання на корпус коронки під тиском 100 - 200 МПа. Процес нагрівання здійснювали шляхом прямого пропускання електричного струму промислової частоти через корпус коронки, РШ та елементи технологічного вузла. Розглянуто режими нагрівання, за яких рівень температури спікання РШ коронки досягався протягом 10 - 20 хв з використанням однієї з чотирьох схем конфігурації нагрівника з графіту марок МГ-1 та СГ-Т. Показано, що при виборі матеріалу нагрівника з відповідним питомим електроопором, його конструкції та режиму нагрівання можна здійснити напікання РШ на корпус бурової коронки, запобігши при цьому деформуванню пуансонів технологічного вузла.

Проанализированы особенности вакуумной технологии изготовления алмазных буровых коронок. Установлено влияние концентрации адгезионно-активного элемента (хрома) на прочность алмазоудержания в инструменте. Исследовано влияние наличия связующего на концентрационную зависимость алмазоудержания от содержания хрома.

Рассмотрены основные способы моделирования и определения прочности закрепления алмаза в инструменте. Показано, что составляющие алмазоудержания включают: механический охват и адгезию к матрице. Предложен метод определения адгезионной составляющей алмазоудержания и приведены результаты, полученные в зависимости от содержания адгезионно-активного элемента в матрице инструмента.

Представлены результаты исследования влияния физико-химических и физико-механических свойств шлифпорошков синтетических алмазов на эксплуатационные характеристики бурового инструмента. Показано увеличение износостойкости бурового инструмента при оснащении его алмазными шлифпорошками с высокой однородностью по прочности. Установлено, что использование алмазных шлифпорошков с более развитой поверхностью способствует лучшему удержанию зерен алмаза в связке и уменьшает износ бурового инструмента.

  Скачати повний текст

Досліджено питання проектування технологічного процесу та виготовлення конкурентоздатного бурового інструменту віброармуванням заготовок зубків з метою підвищення їх довговічності шляхом одержання зносостійких литих композиційних матеріалів на стальній металозв'язці. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження згідно з розробленими комплексною програмою та методикою, які передбачають застосування фізичного, математичного та комп'ютерного моделювання об'єкта досліджень для підтвердження адекватності одержаних результатів з застосуванням діючого технологічного обладнання, розробленого та виготовленого технологічного оснащення на базі сучасних стандартних методик металографії та рентгеноспектрального аналізу, а також існуючих методів випробувань бурового інструменту щодо стійкості з характерними видами зношування за умов, наближених до реальних. Розроблено метод визначення навантажень, що діють на різні вінці шарошок бурового долота, який може використовуватись для раціонального розміщення зубків на вінцях шарошки. Наведено результати промислових випробувань зношування виготовлених композиційних віброармованих зубків бурового інструменту. Результати випробувань порівняно з аналогічними показникам твердосплавних зубків, що випускаються серійно.

Розкрито основи технології виготовлення тришарошкових бурових доліт (БД). Охарактеризовано стадії організаційної підготовки долотного виробництва. Описано технології механічного оброблення шарошок БД і лап шарошкових БД. Увагу приділено конструкторсько-технологічному забезпеченню якості шарошок БД на стадії проектування та реалізації технологічного маршруту. Наведено рекомендації щодо вдосконалення технології виготовлення тришарошкових БД.

Встановлено, що сплави системи Ag - Cu - Zn - Sn в інтервалах концентрацій до 5 мас.% олова є однофазними та зберігають евтентичну структуру, за цього складовою евтектики є сплави на основі міді та срібла, які кристалізуються в близьких температурних інтервалах. Показано, що припої системи Ag - Cu - Zn - Sn мають технологічні властивості, близькі до системи Ag - Cu - Zn - Cd, забезпечують той же рівень механічних властивостей паяних з'єднань і можуть широко застосовуватися для паяння сплавів на основі міді та заліза, в тому числі нержавіючих сталей. Для одержання високих механічних властивостей з'єднань присадка Sn не повинна перевищувати 5 мас.%, бо за більшої її масової частини структура стає двофазною, що погіршує технологічні властивості припою. Показано, що легування сплавів системи Ag - Cu - Zn - Sn марганцем і нікелем дозволяє одержувати припої, що забезпечують задовільне змочування твердосплавних матеріалів, на рівні припоїв системи Ag - Cu - Zn - Cd, у разі співвідношення присадок приблизно (1,5...2,0)Mn:(1,0)Ni, але значно перевищують їх за міцністю паяних з'єднань. У разі співвідношення (1,0)Mn:(1,5...2,0)Ni технологічні властивості припою погіршуються. Показано, що паладій впливає на структуру припоїв системи Ag - Cu - Zn - Cd: збільшує кількість первинної фази та забезпечує за рахунок цього підвишення міцності на 20 % у процесі легування 5 мас.% паладію. Розроблено нову технологію паяння алмазно-твердосплавних різців у лопать долота, яка дозволяє не тільки зберегти експлуатаційні характеристики алмазного шару, а й у кілька разів збільшити величину проходки та швидкість буріння дегазаційних свердловин.

Снижение объемов геолого-разведочных работ в Украине затрудняет испытания в полевых условиях опытных партий алмазных буровых коронок, изготовленных на основе передовых научных разработок. Проведены лабораторные испытания прочности образцов, моделирующих импрегнированный слой алмазных буровых коронок как по составу, так и по способу их изготовления. Технология получения образцов аналогична ранее разработанной технологии изготовления буровых коронок методом пропитки в вакууме. Смоделированы условия работы таких коронок во время бурения гранита. Результаты испытаний позволили оценить прочностные и эксплуатационные характеристики импрегнированного алмазоносного слоя и сделать выводы о перспективности направления работы по повышению качества алмазных буровых коронок.

Представлены результаты исследования влияния добавок наноалмазов марки АСУД99 на физико-механические свойства металлической матрицы бурового инструмента. Определено оптимальное содержание добавок наноалмазных порошков в составе твердосплавной шихты. Показано, что добавки нанодисперсных алмазов в количестве 1 - 2 % (по массе) способствуют связыванию кислорода при термоокислении алмазов в процессе изготовления инструмента, что позволяет уменьшить в 1,2 раза содержание пор в структуре материала матрицы и приводит к увеличению его плотности на 1,7 % и твердости на 24,3 %.

Індекс рубрикатора НБУВ: К721.110.4

Шифр НБУВ: Ж29409/А Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано апробовані принципи створення єдиної інформаційної системи реалізації процесу проектування, конструювання та виготовлення деталей бурових доліт, що реалізує ефект підвищення якості процесів на етапах життєвого циклу таких доліт.