Твердые сплавы

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Твердость, предел прочности при изгибе и предел прочности при сжатии твердых материалов и твердых сплавов
...
статочной жаропрочностью связующей фазы. По этой же причине металлокерамические твердые сплавы превосходят стали при горячей осадке [35—39].
...
У некоторых видов оборудования (насосы для откач-кн кислот, клапаны в химической промышленности и т. д.) детали из твердых сплавов наряду с механическим износом подвергаются также воздействию химических реагентов. В связи с этим необходимо знать коррозионную стойкость материала.
...
Устойчивость твердых сплавов к химическим воздействиям, согласно Давилю [40], определяется, с одной стороны, устойчивостью карбидной составляющей и, с другой стороны, устойчивостью металла — связки. Тугоплавкие карбиды, как правило, устойчивы к соляной, серной и плавиковой кислотам; в то же время они чувствительны к воздействию таких кислот-окислителей, как азотная кислота. В связи с тем, что металлы, используемые в качестве связки карбидных компонентов, в большинстве случаев растворимы в кислотах, кислотостойкость подобных сплавов определяется преимущественно кислото-стойкостью связующей фазы. Коррозионное воздействие неокисляющих кислот заключается, следовательно, не в равномерном снятии поверхностного слоя, а в выщелачивании связующего металла. При этом либо остается карбидный каркас, либо происходит распад на отдельные карбидные зерна [41].
...
После того как исследователи убедились в том, что твердость, предел прочности при изгибе, жаропрочность и микроструктура являются определяющими факторами в отношении износа, возник вопрос — как можно повлиять на эти факторы.
...
Твердость можно регулировать, изменяя содержание связки или степень дисперсности карбидной и связующей фаз. По данным Мейера и Эйлендера [42], можно путем уменьшения размера зерен WC-фазы с 2—5 до 0,5—1 мкм
...
Другой способ повышения твердости металлокерами-ческих твердых сплавов основан на введении в шихту вместо чистых карбидов твердых растворов карбидов. По данным работ [44 и 45] изоморфные карбиды металлов групп IVa и Va периодической системы (TiC, ZrC, VC, NbC и ТаС) характеризуются полной взаимной растворимостью. Исключение составляет лишь ZrC—VC.
...
Согласно более поздним данным [46], карбид гафния ведет себя аналогично карбиду циркония. Так, в системе HfC—VC растворимость ограничена. Карбиды металлов групп IVa и Va хорошо растворяют карбиды металлов группы Via (например, WC и Мо2С). Напротив, карбиды металлов группы Via либо вовсе не растворяют карбиды групп IVa и Va, либо, если и растворяют их, то в незначительном количестве. В структуре, например, твердых сплавов WC—TiC—Со или WC—TiC—ТаС (NbC) —Со образуется наряду со связующей у-фазой и а-фазой (чистый WC или твердый раствор крайне незначительных количеств TiC—ТаС—NbC в WC) также и твердый раствор TiC—WC или TiC—ТаС (NbC) — WC (р-фаза). Твердый раствор р при этом, как правило, несколько тверже, чем а-фаза. Наибольшая твердость твердых растворов при этом получается, как правило, при соблюдении некоторого определенного соотношения WC : TiC '. Это явление наблюдается также у твердых растворов М02С
...
Предел прочности при изгибе, подобно твердости, в большой степени зависит от содержания связки. При одинаковом содержании связки предел прочности при изгибе можно изменять, изменяя степень дисперсности частиц карбидной или связующей фазы, а также режим спекания. В твердых сплавах WC—TiC—Со наличие ТаС (NbC) в фазе твердого раствора замехно повышает предел прочности при изгибе.
...
Жаропрочность можно улучшить путем уменьшения содержания связки или путем образования твердого раствора в карбидной или связующей фазе. К WC добавляют преимущественно TiC, ТаС, ТаС—NbC, VC, Сг3Сг или Мо2С, а к кобальту небольшие количества Fe, Ni, Сг или Mo. В некоторых случаях WC, являющийся основным
...
Микроструктура твердых сплавов карбид--связка может варьироваться в широком диапазоне, т. е. от минимальной зернистости компонентов (размер зерен карбидной- фазы 0,5—1 мкм)
...
Износостойкость твердых сплавов определяется различными методами в зависимости от назначения сплавов. При этом в большинстве случаев определяются только относительные цифровые величины износа.
...
Высокопроизводительные твердые сплавы, предназначенные для обработки различных материалов резанием, испытывают точением. При постоянной глубине резания и подаче определяют стойкость, т. е. время до затупления токарного резца, в зависимости от скорости резания. По полученным данным строят кривые стойкости (см. гл. IV). Характерные явления износа токарного резца при этом следующие: на задней поверхности полоска износа фаски, на передней — так называемое лункообразование.
...
Если твердый сплав идет на армирование инструмента для бесстружковой обработки, а также для инструмента, работающего при ударных нагрузках и при нагрузках, связанных с царапаньем, абразивным действием и т. д., применяют другие методы определения износа [50].
...
У испытательной машины Нибердинга [51—53] шаровидные шлифованные образцы двигаются под определенной нагрузкой по вращающемуся стальному или чугунно-
...
Методы испытания твердых сплавов на износостойкость
...
му диску (можно применять и наждачную бумагу) [54, 55] от середины к краю. В результате этого образец совершает по спирали путь определенной длины. На испытуемом образце возникают полосы износа, по которым легко можно определить степень износа. Износ твердого сплава при описанных условиях испытания почти не поддается учету и составляет около 'До износа быстрорежущей стали.
...
Однозначные результаты удается получить на машине Шкода-Савина [56]. Вращающийся твердосплавный диск шлифует крепко зажатые испытуемые образцы из стали или твердого сплава. Результаты испытаний на этой машине твердых сплавов различной пористости приведены в табл. 45. Объем лунки увеличивается по мере увеличения пористости твердого сплава. При этом соответственно возрастает так называемый «показатель износа по Савину». При тех же условиях испытания износ быстрорежущей стали оказывается примерно в пять-—шесть раз больше.
...
Метод испытания на износ по Савину использовал П. Гродзинский [57] для определения микроизноса твердых сплавов. При помощи небольшого алмазно-металлического диска, вращающегося с определенной скоростью,
...
Износ твердых сплавов, определенный на машине Шкода-Савина
...
делают под нагрузкой надрез в образце из твердого сплава. Длина и ширина этого надреза, замеренная под микроскопом, характеризуют износостойкость сплава. Блэк [58] разработал прибор для испытания износостойких твердых сплавов. В приборе испытуемый образец, закрепленный во вращающемся зажиме, истирается влажным кварцевым песком или карборундовым порошком. Прибор дает хорошо сравнимые, хотя и весьма относительные показатели износа. В табл. 46 приведены данные по износостойкости различных твердых материалов. Эталоном для сравнения является обычная углеродистая сталь с показателем износа 1 [8, 59].
...
Коэффициенты износа различных материалов, определенные по Блэковском' методу пескоструйной обработки
...
практических условиях размола износ шаров определяют по потере в весе или по уменьшению диаметра. Износ шаров из твердых сплавов типа WC—Со в 50 раз меньше износа обычно применяемых для размола шаров из молибденовой стали в тех же условиях1.
...
Примененный Милигэном и Риджуэйем [71], а также Амманом [72] метод испытания'на износ путем дробеструйной обработки (стальной дробью) испытуемых образцов, оправдавший себя при испытании шлифовальных кругов [73], обеспечивает хорошо сопоставимые результаты и для твердых сплавов. Полученные данные в достаточной мере подтвердились при сопоставлении в условиях эксплуатации твердосплавных сопел для пескоструйной обработки с соплами из инструментальной стали. Метод подвергся дальнейшему усовершенствованию; кроме того, были созданы соответствующие приспособления для испытания [73—75].
...
Данные табл. 40 [21] свидетельствуют о неодинаковой величине износа при пескоструйной обработке твердых сплавов неодинакового состава и различных твердых материалов.
...
Безвольфрамовые металлокерамические твердые сплавы, в особенности сплавы на основе TiC—VC и TiC-— —Мо2—С, изготовленные горячим прессованием, равноценны вольфрамокобальтовым твердым сплавам. Применение горячего прессования повышает прочность и твердость этих сплавов и, следовательно, улучшает их износостойкость.
...
Особо устойчив к пескоструйной обработке карбид бора, что дает возможность применять содержащие карбид бора спеченные изделия. Приходится, однако, учитывать его незначительную прочность при изгибе. При новом способе испытания на износ, например, твердосплавных токарных резцов (см. выше) или твердосплавных волок [76—79] применяют приборы, измеряющие радиоактивность снятой стружки или подвергающегося волочению материала, что является хорошим мерилом износа твердого сплава [80, 81].
...
Как уже шпорилось ранее, литые п мегаллокерамиче-скпе твердые материалы и твердые сплавы вначале нашли применение не в качестве режущих материалов, а материалов для изготовления волок для волочения проволоки взамен алмазных [82—96].
...
От материала, предназначенного для волок, в первую очередь требуются высокая твердость, хорошая полируе-мость и износостойкость, т. е. качества, которые определяют строгое постоянство разменов отверстия [97—99]. Для волок крупного калибра на; яду с вопросом стоимости ужесточается требование в отношении высокой прочности и пластичности. По твердости алмаз считается идеальным материалом для волок. В то же время из-за меньшей прочности и высокой стоимости (в особенности при диаметре отверстия волок свыше 1 мм)
...
В результате расширяющегося внедрения как неразъемных, так и составных матриц с твердосплавными вставками твердые сплавы все больше вытесняют из этой области стали.
...
Существенным преимуществом твердосплавных волок перед волоками из других материалов является значительно большая стабильность их размеров, обусловленная высокой износостойкостью. Отсюда и другие практические преимущества [106]:
...
соответствующая экономия времени на замену волочильного инструмента, волочение проволоки и увеличение производительности волочильного стана;
...
Указанные достоинства твердосплавных волок компенсируют более высокую стоимость их изготовления. Особенно это относится к волочильным станам с большим числом проходов, когда особое значение приобретает менее частая замена инструментов.
...
Волоки из литого карбида вольфрама в настоящее время уже не применяют вследствие недостаточной однородности по составу или негомогенной структуры (трудно поддерживать содержание углерода на уровне 3,5— 4,1% без нежелательного выпадения графита и возникновения пор), а также из-за сильной склонности к трещи-нообразованию и раскалыванию. Однако для горячего волочения молибдена и вольфрама применяют отлитые центробежным способом волоки, имеющие плотную структуру. Металлокерамическим путем можно изготовлять беспористые и однородные по качеству волоки и матрицы крупных габаритов. Согласно Хиннюберу [98], изменяя содержание кобальта и связанного углерода, можно получать твердость и прочностные характеристики сплавов в широком диапазоне. В основном же для волочения проволоки сейчас применяют почти исключительно спеченные или горячепрессованные сплавы типа WC—Со. Изготовление волок из твердых сплавов производят либо обычным спеканием, либо горячим прессованием [87, 90, 98, 107—113]. Согласно обычному металло-керамическому процессу прессуют круглые цилиндры или кольца, из которых после предварительного спекания изготовляют на небольших токарных станках заготовки волок, которые затем подвергают, подобно другим изделиям из твердых сплавов типа WC—Со, спеканию в печи сопротивления с угольной трубой в атмосфере водорода. Пористость можно значительно снизить спеканием в вакууме.
...
изготовлении волок из сплавов с низким содержанием: кобальта или же волок с очень большим диаметром отверстия [107, 112, 114—116]. При изготовлении волок малого калибра запрессовывают конусовидное очко. Отверстия, однако, нужно после высверливать, как и в случае-алмазных волок.
...
Для более крупных волок и обойм применяют при горячем прессовании графитовые сердечники. Отверстие внутри твердосплавной волоки при этом сверлить не надо. Его только нужно после удаления корочки отшлифовать до заданных размеров с помощью алмазных инструментов и алмазной крошки.
...
Для изготовления волок, как правило, используют твердые сплавы WC—Со с 3—13% Со [98, 106, 107, 117]. Сплавы с низким содержанием кобальта (—-3%) изготовляют преимущественно горячим прессованием, с 94% WC и 6% Со*1 — в большинстве случаев обычным спеканием. Однако крупногабаритные матрицы из сплава с 94% W и 6% Со изготовляют горячим прессованием. Из сплавов типа В Кб изготовляют волоки и мундштуки диаметром до 5 мм
...
При волочении некоторых материалов, например стальной проволоки, или при горячем волочении молибдена и вольфрама в волочильном канале возникает износ, сходный с лункообразованием на резцовой пластинке при обработке материала, дающего сливную стружку.
...
Незначительные добавки TiC или ТаС (NbC) снижают склонность протягиваемого материала к привариванию к волоке. В настоящее время для волочения указанных материалов используют в основном твердые сплавы типа WC—TiC—Со следующих составов: 88% WC, 7% TiC, 5%Со или 88% WC, 9% TiC, 3% Со, а также 78% WC, 16% TiC, 6% Со [98].
...
Характеристики твердых сплавов, применяющихся для волок
...
Форма вставок может быть цилиндрической или конусной. В последнем случае конусность может составлять не более 0,1.
...
а для волок с большими вставками, как правило,— сталь с пределом прочности при растяжении 60— 70 кГ/мм2.
...
В особых случаях, например при применении твердосплавных вставок для протяжки прутков и труб, обоймы изготовляют из высококачественных сталей с пределом прочности при растяжении, равным около 100 кГ/мм2.
...
Для изготовления отверстий в твердосплавных волоках осуществляют три рабочие операции: сверление, шлифование и полирование до окончательного размера.
...
Для сверления применяют сначала тупые иглы, а с увеличением глубины отверстия все более острые с тем, чтобы придать отверстиям конусную форму. Минимальный, достаточно экономичный диаметр отверстия для волочения молибдена или вольфрама составляет около
...
При шлифовании отверстия волоки создают требуемый конус и цилиндрическую направляющую. Так как входной н выходной конусы (см.
...
Большое значение имеет полирование отверстия волоки, так как от свойств его внутренней поверхности зависит степень износа и, следовательно, сохранение размеров. Полирование производят заостренным деревянным стержнем с применением мельчайшей алмазной крошки.
...
Для волочения прутков применяют также съемные четырехгранные, пятигранные и шестигранные волочильные инструменты [92, 117, 120].
...
Опасность растрескивания вставок цельной конструкции уменьшается, если их разделить на сегменты, которые также легче полировать в отдельности.
...
Кроме технологических свойств, определяемых составом и способом изготовления твердых сплавов, на пригодность, производительность и стойкость волок влияют и другие факторы [106]. К этим факторам относятся в первую очередь: форма и состояние поверхности отверстия волоки; уход за волокой в процессе эксплуатации, в особенности полирование и сверление отверстия на больший диаметр; способ волочения и его режим (скорость, температура и т. д.); вид и обильность смазки.
...
Последние исследования показали, что на производительность твердосплавных волок наряду с качеством материала сильно влияет форма и состояние поверхности
...
капала (отверстия) волоки. Волока состоит из входного конуса, конуса волочения, цилиндрической направляющей и выходного конуса [85, 87, 93, 99, 121—124].
...
Цилиндрическая направляющая удлиняет срок сохранения диаметра отверстия [125]. Длина ее должна находиться в определенном соотношении к диаметру отверстия волоки.
...
Выходной конус должен быть достаточно глубоким, чтобы непосредственно нагружаемые при волочении части отверстия находились во внутренней части вставки волоки. Кроме того, этот конус способствует отводу тепла, выделяющегося при волочении. Угол конуса, как правило, равен 90°.
...
Конус волочения и цилиндрическая направляющая нагружаются непосредственно при волочении и изнашиваются вследствие трения и давления. Входной и выходной конусы не подвергаются давлению волочения и, следовательно, как правило, не изнашиваются и не претерпевают изменений. Размеры входного и выходного конусов рекомендуется выбирать такими, чтобы не требовалась их дальнейшая обработка при переточке конуса волочения и цилиндрической направляющей.
...
При формировании волочильного канала следует различать первоначальную форму, определяемую поставщиком для условий волочения в производственных условиях, и форму, получающуюся после дополнительной обработки. Во время работы в отверстии волоки наряду с равномерным истиранием возникает также сильный износ вследствие приваривания обрабатываемого материала к материалу волоки [126]. В результате периодического отрыва этих приваренных мест структура, полученная при спекании, оказывается нарушенной за счет выкрашивания карбидных зерен. Как уже упоминалось выше, возникает картина износа, аналогичная лункообразованию на твердосплавных резцах при обработке металлов, дающих сливную стружку [127]. Вырванные частицы твердого сплава, вдавливаясь в обрабатываемый материал (проволоку), повреждают при волочении в несколько проходов не только первую, но и следующие волоки, образуя риски. Склонность к привариванию можно значительно уменьшить введением в твердые сплавы WC—Со добавочных карбидов, например TiC или ТаС (NbC), изменением технологического процесса (горячее прессование) и в особенности тщательным уходом за отверстием волоки. Рекомендуется чаще очищать канал волоки от приваренного материала путем полирования каким-либо
...
Шлифующим средством, не воздействующим на материал волоки [98]. Если отверстие волоки в результате сильного износа уже не соответствует заданным размерам, то его развертывают на больший диаметр шлифованием и полированием [128]. Ни в коем случае нельзя при шлифовании ограничиваться только цилиндрической частью отверстия. Оно при этом удлиняется, что приводит к значительному повышению усилия волочения вследствие воз росшего трения. В результате этого износ увеличивается. Нельзя также обрабатывать только волочильный конус, так как при этом укорачивается или даже совсем исчезает цилиндрическая направляющая. Очень важно при переточке расширить как канал волочения, так и цилиндрическую направляющую, сохраняя оптимальный для данного обрабатываемого материала угол волочения [93, 125, 129—131].
...
Для проверки формы и размеров отверстия (канала) волоки, что особенно трудно при небольших диаметрах отверстия, разработаны многочисленные методы и контрольно-измерительные приборы, описанные в работах [85, 92, 124, 132—138].
...
О других факторах, играющих существенную роль при волочении проволоки твердосплавными волоками (вид волочения, скорость, температура и в особенности смазка [106, 139]), упомянуто в специальной литературе [137, 140, 141].
...
О применении твердосплавных волок, в особенности о выборе твердых сплавов соответствующих марок, о их производительности и углах волочения опубликована многочисленная литература с несколько расходящимися данными в отношении производительности волок [97, ПО, 123, 125, 142—149]. В зависимости от протягиваемого материала, способа протяжки и условий волочения твердосплавные волоки могут дать в 30—200 раз большую производительность, чем обычные волоки. Соотношение производительности тем выше в пользу твердосплавных волок, чем сильнее изнашивает волоки протягиваемый материал (например, при протягивании высоколегированных хромоникелевых сталей или в особенности железо-алюминиевой и железохромоалюминиевой проволоки для нагревателей с твердым корундовым покрытием). При уолочении стальной проволоки производительность твердосплавных волок почти в 400 раз больше производитель-
...
ности стальных волок [150]. Это подтверждает рис. 40. При волочении прутков из стали малой прочности (до 70 кГ/мм2)
...
Опыты показали, что износ твердосплавных инструментов при волочении прутковой стали сильно зависит от выбора смазочного средства [151].
...
Значительная износостойкость твердосплавных волочильных плашек обеспечивает наибольшую однородность протягиваемого материала и высокую производительность, ко
...
случае нагревание, связанное с высокими напряжениями сжатия, может привести к преждевременному растрескиванию плашек. Установлено, что даже при волочении улучшенных специальных прутковых сталей износ волочильных плашек незначителен. Если бы удалось сконструировать соответствующие волочильные инструменты, то, учитывая незначительную стойкость стальных воло! при волочении высокопрочных сталей, можно было бы расширить область применения твердосплавных волок.
...
Экономичность бурения в горном деле и строительстве подземных сооружений зависит в первую очередь от стойкости лезвия бура, которое при длительной эксплуатации подвергается высоким изнашивающим нагрузкам. В связи с этим вскоре после внедрения твердых сплавов в технологию резания были сделаны попытки их применения и в горном деле для бурения соли, угля, минералов и различных горных пород. Сначала результаты были не совсем удовлетворительными из-за хрупкости применявшихся в то время твердых сплавов, в особенности литых. Лишь с появлением вязких твердых сплавов типа WC— —Со, содержащих 6—15%
...
Необходимые в горном деле и при строительстве подземных сооружений буровые скважины могут быть выполнены вращательным или ударным бурением. Каменноугольные же пласты в ряде случаев разрабатывают врубами.
...
При вращательном бурении и врубовых работах резцы должны иметь высокую износостойкость, а вязкость, достаточную лишь для того, чтобы не ломаться при возникающих нагрузках. При ударном бурении наряду с хорошей износостойкостью требуется очень высокая вязкость, так как в этом случае режущие кромки работают при значительной ударной нагрузке и под сильным давлением. Вначале при вращательном бурении работали с твердыми сплавами, содержащими 5—
...
В результате разработки оптимальных конструкций твердосплавных буров и врубовых зубков очень быстро удалось добиться при вращательном бурении и врубовых работах значительно большей производительности, чем при применении стальных инструментов. В ударном бурении развитие проходило медленнее. Лишь в последние годы ясно выявилось, что применение новых, особо вязких твердых сплавов и усовершенствованных методов напайки делает твердосплавные буры более экономичными, чем стальные.
...
Используемые в горном деле и строительстве подземных сооружений твердосплавные инструменты можно разделить по методам их изготовления на две группы:
...
Далее в тексте описание отдельных разновидностей бурового инструмента будет производиться не по методам изготовления, а по областям применения: инструменты для вращательного бурения и инструменты для ударного бурения.
...
Инструменты для вращательного бурения и врубовых машин
...
ля при прочих равных условиях имеет форма лезвия.. Так, Винтер1 исследовал 24 различных твердосплавных, лезвия при бурении кизеритовых и лонгбайнитовых пород. При бурении кизеритовой породы (450 об/мин,
...
По данным работы [175], производительность твердосплавных буров при бурении солей разной твердости превышает в 10—50 раз производительность буров из быстрорежущей стали.
...
При вращательном бурении угля соотношение по производительности то же, что и при бурении солей. Здесь также решающую роль играет конструкция лезвия [176, 177]. Согласно работе [178], наиболее оптимальным является двухперое сверло. При этом обе твердосплавные пластинки запаивают в соответствующий паз державки. Иногда для бурения очень твердых углей применяют также трехперые сверла; среднее перо при этом располагают выше остальных или же эксцентрично. Инструмент при этом скорее является дробящим, чем режущим, что при бурении угля, несомненно, лучше.
...
Согласно Беккеру [143], как при разработке калийных солеи, так и при бурении угля необходима тщательная заточка инструмента, соблюдение правильных углов при переточке. Размеры углов, разумеется, не бывают одинаковыми и изменяются в зависимости от формы лезвия. Задний угол может составлять от 5 до 32°, передний угол
...
до 130°, угол заострения 45—80°. У стальных лезвий соответствующие углы несколько острее. Дать какие-либо точные общие указания относительно размеров углов трудно, так как они сильно колеблются в зависимости от формы лезвия.
...
Заточка буровых коронок с твердосплавными пластинками должна производиться более тщательно, чем заточка лезвий из быстрорежущей стали. Как и при заточке специальных инструментов, нужно правильно выбирать шлифовальные круги и скорость их вращения. Проверять размер угла резания лучше всего с помощью шаблона. Стоимость заточки твердосплавного горного инструмента обычно в
...
Наименьший естественный износ имеет инструмент со сплошным лезвием, так как при этом работает вся режущая поверхность. У буровых коронок с отдельными лезвиями, напротив, работают только части лезвий; таким образом, общее усилие бурения оказывается сосредоточенным на значительно меньшей поверхности. В результате получается больший износ. Как правило, при бурении коронками с твердосплавными лезвиями износ невелик, но в
...
В каждом конкретном случае при вращательном бурении следует применять соответствующую форму лезвия. Так, при разработке калийных солей предпочтительными являются, по-видимому, однопластинчатые лезвия, а при бурении по углю и по породам—двухпластинча-тые и многопластинчатые [154, 157, 160, 163, 166, 170, 171, 176,177,179—181]. Нарис.41 показаны наиболее употребительные формы буров для разработки калийных солей и угольных пластов. В обоих случаях эксцентрично расположенные лезвия обеспечивают, по-видимому, наилучшие результаты, так как между ними распределяется усилие бурения и работа происходит частично режущим и ча-
...
стично дробящим образом. Подобные резцы двустороннего действия можно нагружать особенно сильно, в то время как лезвия режущего действия пригодны только при относительно малой подаче. При выборе скорости проходки с помощью приведенных ниже данных необходимо также принимать во внимание мощность бурового.
...
стана, твердость породы, глубину проходки и подачу, а также экономическую сторону [182]. Для вращательного бурения пород действуют те же закономерности, что и для резания металлических матеоиалов [172—174, 183, 184].
...
Таким образом, армированные твердым сплавом буры имеют следующие преимущества при бурении калийных солей и угля:
...
и наружному диаметру так, что они «взаимно пересекаются». Для бурения особо изнашивающих пород буровую коронку армируют еще и боковыми вставками для
...
сохранения калибра. Интересно отметить, что твердосплавными буровыми коронками удается без труда сверлить даже железобетон. Число буровых вставок зависит от диаметра буровой коронки, а также от характера горной породы. На рис. 42 показаны различные твердосплавные буровые вставки и зубья, а на рис. 43 — армированные кольцевые буровые коронки.
...
Кроме напайки вставок и зубьев, кольцевые буровые коронки можно армировать путем наварки пластинок из металлокерамического или литого твердого сплава, как и при армировании крупногабаритных инструментов для глубокого бурения (долота типа «рыбий хвост» и др.).
...
для комбинированного вращательного и ударного действия (рис. 44). Успешное применение перфораторов в настоящее время является многообещающим в технологическом отношении.
...
При разработке врубовыми машинами углей значительной твердости, например углей с включением железного или серного колчедана, к инструменту предъявляют наиболее высокие требования. Ранее в качестве материала для инструмента использовали улучшенные хромо-вольфрамовые стали. Затупившиеся лезвия приходилось наваривать, повторно затачивать и вновь подвергать термической обработке. Сталь со временем охрупчивалась и становилась чувствительной к ударам.
...
У армированного твердым сплавом инструмента для врубовых машин самой различной формы (резцы, скребковые ножи и т. д.) этих недостатков нет. Затупившиеся
...
Твердосплавный зубок обычного типа для врубовой машины состоит из державки, изготовленной из вязкой и высоко! точной хромоникелевольфрамовой стали с пределом прочности при растяжении около 150 кГ/мм2,
...
Меике [200] исследовал многочисленные формы лезвий и сопоставил производительность твердосплавных зубков с производительностью обычных стальных зубков и стеллитовых инструментов. Стальной зубок притупился после 22,3 м,
...
Благодаря применению больших подач твердосплавные зубки позволяют достичь более высоких скоростей проходки, в особенности при использовании современных врубовых машин.
...
Таким образом, применение твердосплавных врубовых зубков имеет по сравнению со стальными зубками следующие преимущества:
...
В то время как уголь, соли и мягкие горные породы бурят вращательными бурами или кольцевыми буровыми коронками, бурение шпуров и всякого рода скважин в горных породах средней и высокой твердости производят ударным методом. Этот способ бурения применим также при всякого рода скальных работах, при проходке туннелей, разработке руд и других работах в области глубокого бурения [154, '156—161, 163, 164, 169, 198, 201—211].
...
Скорость прохождения при ударном бурении зависит в первую очередь от твердости породы, ее предела прочности при сжатии или же от породообразования. Твердость горных пород чаще всего испытывают по Шору. Величины твердости колеблются в широких пределах. Ниже приведены литературные данные о твердости различных горных пород [203, 214, 215]:
...
При твердости горных пород ниже некоторой определенной величины, максимально допустимой для стальных инструментов, целесообразно пока еще и в настоящее время применять
...
можности к меньшему конечному диаметру буровой скважины, который в свою очередь определяется размерами патрона взрывчатки [217]. При использовании стальных буров вследствие их высокого износа приходится начинать бурение буром значительно большего диаметра. Так, например, при бурении шпура глубиной 2,40 м
...
Ряс. 48. Зависимость скорости ударного бурения твердосплавными бурами ог диаметра бура (буровой молоток АТ18, порода — песчаник) :
...
при бурении глубоких скважин в твердых горных породах твердосплавные долота имеют значительные преимущества. В этом случае не только выше производительность бурения, но и требуется гораздо меньше буровых штанг и
...
Недостатком твердосплавных долот по сравнению со стальными является большая хрупкость лезвий и
...
Длительные неудачи с твердосплавными долотами для ударного бурения в период до 1938 г. отчасти объясняются недостаточной ударной вязкостью применявшихся твердых сплавов и использованием бурильных молотков, не рассчитанных на твердые сплавы. Для ударных буров, армированных твердыми сплавами, необходимо применять более легкие бурильные молотки, чем для стальных буров. Для того чтобы добиться при этом той же производительности молотка (произведение силы удара на число ударов), необходимо увеличить число ударов и уменьшить их силу, т. е. применить молотки с коротким ходом и умеренной силой удара. Только взаимное согласование всех применяемых элементов перфоратора, состава твердого сплава и буровых штанг, а также тщательное изготовление и надлежащая напайка инструментов в особых случаях привели к успеху. В настоящее время твердосплавные ударные буры при бурении горных пород незаменимы [219—223].
...
В ходе развития ударного бурения твердыми сплавами испытывали самые различные формы головки бура — однодолотчатое, двухдолотчатое и крестовое лезвия, лезвия типа X, лезвия типа Y и различные другие формы [160, 202, 203, 223—229]. Применяя сложные формы лезвий, стремились получить высокую эффективность разрушения породы. Теоретически лучше всего должны работать те лезвия, которые наиболее равномерно обрабатывают забой буровой скважины. Практически при нерадиальном размещении лезвий получается равномерно однородный по крупности буровой шлам, что уменьшает расход энергии на бесполезную работу измельчения [201, 212, 213].
...
Несмотря на многочисленные предложения по конструкции лезвий, практически можно использовать только лезвия простых форм (рис. 49), так как только такие лезвия могут быть без труда изготовлены даже в очень хорошо оборудованных цехах; кроме того, эти лезвия легко поддаются" переточке [156—159, 161, 181, 219, 222, 230— 237].
...
Буровую коронку и штангу можно соединить двумя способами: либо применением съемной коронки, либо непосредственным впаиванием твердосплавных
...
пластинок в соответственно оформленную головку буровой штанги. Съемную буровую головку соединяют со штангой бура посредством конуса с цилиндрической или специальной резьбой. Недостатком этого способа
...
ностью передается режущему лезвию. Проблему быстрого разъединения головки бура и штанги разрешили путем разработки практически удобных разъемных приспособлений. Однако применение съемных головок имеет неудобство: наименьший диаметр буровой скважины определяется резьбовым пли конусным креплением с учетом уменьшения калибра головки при бурении вследствие износа. Поэтому при слишком малых диаметрах и съемной головке нельзя обеспечить безостановочного движения лезвия.
...
У буровых коронок с резьбовым креплением минимальный экономичный диаметр лезвия составляет примерно 38—40 мм,
...
Вопрос о применении съемной коронки или цельного бура еще не вполне разрешен. В последнее время, однако, преобладает явная тенденция в пользу применения цельного бура [158].
...
Буровая мелочь при ударном бурении отводится чаще всего с помощью воды, которую подводят к месту бурения через отверстия и канавки в головке бура. Давление промывной воды оказывает при этом известное влияние на производительность бурения [243, 244]. Буровой шлам удаляют через сточные канавки. Если созданы условия предотвращения заболеванием силикозом, можно производить бурение и всухую, при этом буровой штанге, армированной твердосплавной пластинкой, придают спиральную форму [245].
...
Решающим фактором повышения производительности при ударном бурении твердосплавным буром является качество твердого сплава. Пластинки нужно использовать до полного износа и не допускать преждевременного выхода их из строя из-за трещинообразования или выкрашивания. В соответствии с этим требуются пластичные и выдерживающие ударную нагрузку марки сплавов [48, 156, 159, 222, 246—248]. Для ударного бурения в на-
...
стоящее время применяют в основном пластинки из твердых сплавов типа WC—Со с 6—15% Со. При этом более пластичные твердые сплавы, т. е. сплавы с повышенным содержанием кобальта, предназначены для особо тяжелых условий работы — бурения максимально твердых трещиноватых горных пород тяжелыми бурильными молотками (см. выше). Соответственным образом изменяя микроструктуру, можно придать требуемую износостойкость и этим сплавам. В настоящее время при ударном бурении используют [222] следующие четыре сплава типа WC—Со:
...
Кёльбль [167] рекомендует ограничить область применения твердых сплавов типа WC—Со в горном деле, учитывая ударное нагружение и в особенности значительное влияние размеров зерен WC на пластичность и износ буровых сплавов для ударного бурения с различным содержанием кобальта [169, 211, 248, 249]. Оптимальную производительность можно, во всяком случае, получить только при тщательно проведенной пайке.
...
Глубина буровой скважины при одинаковом затуплении лезвий заметно уменьшается с увеличением содержания кобальта в твердом сплаве следующим образом [222]:
...
Толщина применяемых в настоящее время твердосплавных пластинок для оснащения буров ударного бурения составляет в большинстве случаев 8—9 мм,
...
На рис. 51 показано, как влияют угол резания и радиус кривизны на физические процессы, происходящие при ударном бурении [208]. С увеличением твердости породы падрезно-скалывающий процесс все в большей мере приводит к разрушающему бурению. В связи с этим угол резания и радиус кривизны твердосплавного лезвия должны быть соответствующим образом подобраны.
...
Само по себе лезвие никогда не должно быть остро заточено: нужно всегда предусматривать фаску 0,2— 0,5 мм,
...
При изготовлении бура для ударного бурения твердосплавную пластинку впаивают в стальную державку с помощью медного или более легкоплавкого серебряного припоя [159, 241, 250]. Это требует известного навыка, так как напайка твердосплавных пластинок на высокопрочные легированные стали является сложной операцией. Стальное гнездо, паяльная фольга и твердосплавная пластинка должны быть тщательно смочены припоем. Наличие непропаянных мест неизбежно влечет за собой поломку даже наиболее вязких пластинок при ударном бурении.
...
При заточке твердосплавного бура необходимо соблюдать обычные меры предосторожности, хотя применяемые твердые сплавы не очень чувствительны к шлифованию. В большинстве случаев применяют заточные станки с соответствующими зажимными приспособлениями, особенно необходимыми для лезвий сложной конфигурации [156]. Не только при заточке новых, но и при переточке затупившихся долот нужно следить за тем, чтобы были выдержаны угол резания и радиус кривизны. При этом радиус кривизны должен быть несколько уменьшен соответственно износу по диаметру [251]. Угол резания проверяют угломером, а на лезвии до его посадки делают соответствующую фаску. Однодолотча-тая головка считается притуплённой в том случае, если образовавшееся на наружной режущей кромке затупление достигает ширины —4,5 мм.
...
Как уже упоминалось, вначале для ударного бурения твердыми сплавами требовались молотки несколько меньшей массы, чем при бурении стальными бурами [156, 158—160, 201, 208, 217, 219, 231, 232, 243, 244, 251—256]. Чтобы добиться соответствующей производительности, нужно было, несколько уменьшив силу удара, увеличить
...
число ударов. Так, например, буровой молоток, применяющийся обычно для ударного бурения твердыми сплавами, должен обладать следующими расчетными данными:
...

Краткий справочник технолога-термиста
Спутник термиста
Новые материалы
Твердые сплавы
Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Твердые сплавы