Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya

Расширенный поиск

Влияние состава, структуры и свойств матриц на стойкость алмазного бурового инструмента

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-1-60-66

Полный текст:

Аннотация

Изучены микроструктура и механические свойства 4 матриц сложного химического состава: ВК15–Cu, ВК15–Cu–Sn, ВК20–Cu, ВК20–Cu–Sn, применяемых при изготовлении алмазного бурового инструмента. Процесс получения образцов матриц проводили методом инфильтрации формовок твердосплавной шихты при t = 1100 °С медью и при t = 1000 °С бронзой. Были изготовлены шлифы безалмазных матриц, проведены их металлографический и микрорентгеноспектральный анализы, определены их твердость, микротвердость, плотность и пористость. Твердость матриц устанавливали по шкале HRC, микротвердость – на приборе ПМТ-3 при использовании нагрузки 2 Н. В результате выявлено, что 1) методом инфильтрации формовок твердосплавной шихты марок ВК15 и ВК20 расплавами на основе меди и бронзы получаются твердые и прочные матрицы алмазного инструмента с открытой пористостью не более 3 %, при этом процесс инфильтрации более полно протекает при использовании бронзы; 2) наиболее твердыми являются матрицы, созданные инфильтрацией бронзой формовок твердосплавной шихты марки ВК15. Применение матриц на основе твердосплавной шихты марки ВК20 при изготовлении бурового алмазного инструмента нецелесообразно из-за резкого снижения его абразивной способности при бурении твердых материалов.

Об авторах

Н. И. Полушин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

канд. техн. наук, зав. науч.-исслед. лабораторией сверхтвердых материалов (НИЛ СТМ),

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4



А. В. Богатырев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

аспирант кафедры энергоэффективных энергосберегающих ресурсов промышленных технологий,

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4



А. И. Лаптев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

докт. техн. наук, вед. науч. сотр. НИЛ СТМ,

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4



М. Н. Сорокин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

ст. науч. сотр. НИЛ СТМ,

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4



Список литературы

1. Цыпин Н.В. Износостойкость композиционных алмазосодержащих материалов для бурового инструмента. Киев: Наук. думка, 1983.

2. Бугаков В.И., Коняев Ю.С. Высокоэффективный алмазный инструмент, изготовленный по оригинальной технологии с применением высоких давлений и температур, новых связок и алмазных материалов // Сверхтвердые материалы. 2001. No. 6. С. 23—27.

3. Бугаков В.И., Елютин А.В., Лаптев А.И., Поздняков А.А., Полушин Н.И. Разработка припоя для пайки алмазосодержащего слоя к стальному корпусу при изготовлении алмазного породоразрушающего инструмента // Материаловедение. 2003. No. 12. С. 48—52.

4. Бугаков В.И., Лаптев А.И., Полушин Н.И., Бочаров М.В., Сорокин М.Н. Методика оценки износостойкости связок алмазного инструмента // Материаловедение. 2004. No. 2. C. 24—28.

5. Tan S., Fang X., Yang K., Duan L. A new composite impregnated diamond bit for extra-hard, compact, and nonabrasive rock formation // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2014. Vol. 43. P. 186—192.

6. Уманский В.П., Евдокимов В.А., Бугаев А.А., Бродниковский Н.П., Бащенко О.А., Найдич Ю.В., Тартасюк А.Д. Физико-механические характеристики алмазотвердосплавных образцов, моделирующих импрегнированный алмазный слой буровой коронки // Разведка и охрана недр. 2014. No. 3. С. 44—48.

7. Rosinski M., Wachowicz J., Plocinski T., Truszkowski T., Michalski A. Properties of WCCO/diamond composites produced by PPS metod intended for drill bits for machining of building stones // Ceram. Trans. 2014. Vol. 243. P. 181—191.

8. Бондаренко Н.А., Жуковский А.Н., Мечник В.А. Основы создания алмазосодержащих композиционных материалов для породоразрушающих инструментов. Киев: ИСМ НАН Украины, 2008.

9. Будюков Ю.Е., Власюк В.И., Спирин В.И. Алмазный инструмент для бурения направленных и многоствольных скважин. Тула: Гриф и К, 2007.

10. Yarali O., Soyer E. Assessment of relationships between drilling rate index and mechanical properties of rocks // Tunnell. Underground Space Technol. 2013. Vol. 33. P. 46—53.

11. Atici U., Ersoy A. Correlation of specific energy of cutting saws and drilling bits with rock brittleness and destruction energy // J. Mater. Process. Technol. 2009. Vol. 209. No. 5. P. 2602—2612.

12. Rao K.U.M., Bhatnagar A., Misra B. Laboratory investigation on rotary diamond drilling // Geotech. Geol. Eng. 2002. Vol. 20. No. 1. P. 1—16.

13. Богданов Р.К., Исонкин А.М., Закора А.П. Технологические методы повышения эффективности использования синтетических алмазов в импрегнированных коронках // Разведка и охрана недр. 2012. No. 3. С. 58—61.

14. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / Под. ред. В.Н. Бакуля. М.: Машиностроение, 1975.

15. Металловедение: Учеб. В 2 т. Т. II / Под общ. ред. В.С. Золоторевского. М.: Изд. дом МИСиС, 2009.

16. Полушин Н.И., Лаптев А.И., Барагунов Э.М. Влияние состава матриц алмазных буровых коронок на их абразивную стойкость. Ч. 2. Изучение износостойкости алмазных буровых коронок // Цвет. металлы. 2013. No. 2. С. 72—75.


Для цитирования:


Полушин Н.И., Богатырев А.В., Лаптев А.И., Сорокин М.Н. Влияние состава, структуры и свойств матриц на стойкость алмазного бурового инструмента. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya. 2016;(1):60-66. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-1-60-66

For citation:


Polushin N.I., Bogatyrev A.V., Laptev A.I., Sorokin M.N. Influence of the matrix composition, structure and properties on the service life of diamond drills. Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Universitiesʹ Proceedings. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings). 2016;(1):60-66. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-1-60-66

Просмотров: 253


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)