Вопрос №47. Механизм разупрочнения и изнашивания металла и твердого сплава.

Механизм изнашивания твердого сплава типа ВК(вольфрам-кобальт) состоит в том, что с повышением удельной мощности трения и, соответственно, температуры сплава, происходит уменьшение твердости и прочности как карбида вольфрама (основа), так и связки кобальта. Но при этом кобальт быстрее теряет свои прочностные свойства, что приводит к выкрашиванию зерен карбида вольфрама, которые внедряются в породу и попадают в промывочную жидкость. Зерна вольфрама, полученные при разрушении сплава, активно участвуют в работе изнашивания инструмента, деформируя и царапая его.

Скорость изнашивания твердого сплава резко возрастает с повышением удельной мощности трения, поэтому при бурении следует обеспечить его охлаждение растворами и использовать для бурения пород мягких и средней твердости.

При бурении алмазными коронками изнашиванию подвергаются как твердосплавная матрица, так и алмазные резцы. Соответственно, их износ также возрастает при повышении контактной температуры.

Вопрос №48. Назовите основные механические способы разрушения горных пород при бурении. Горных пород

I. Вращательное бурение

1. Вращательное бурение резцовыми твердосплавными коронками

Данный способ и инструменты предназначены для бурения горных пород I-VII категорий по буримости.

Реализуются резание и скалывание под действием: Р_ос – осевого усилия и F_р – усилия резания (рис. 4.1).

Параметры резца:

α – угол приострения резца;

γ_П – передний угол резца;

γ_з – задний угол резца;

β_р – угол резания.

Основные формы резцов:

I – с положительным передним углом;

II – с отрицательным передним углом;

III – самозатачивающийся резец.

2. Вращательное бурение буровым инструментом с резцами из компо-зиционных алмазосодержащих материалов и поликристаллических алмазов.

Применяется для бурения горных пород IV-XII категории по буримости.

Э лементом вооружения являются вставки из композиционного материала славутич и алмазно-твердосплавные пластины PDC Stratapax (General Electric, США), Sindit (De Beers, ЮАР), алмазно-твердосплавные пластины – АТП (ИСМ и ВНИИалмаз, Украина и Россия соответственно).

При бурении пластично-хрупких пород разрушение осуществляется вдавливанием, резанием и сдвигом. При бурении хрупких пород наблюдается раздавливание и скалывание породы алмазными резцами пластинки.

3. В ращательное бурение алмазными однослойными коронками.

4. Применяется для бурения горных пород VIII-X категории по буримости.

При бурении алмазным инструментом реализуются смятие, раздавливание, резание, скалывание.

Основная форма резцов:

- дробленый (необработанный) алмаз (по мере износа приобретает овальную форму);

- округлый – овализованный алмаз;

- округлый – полированный алмаз.

Овализованные и полированные алмазы реализуют в основном раздавливание, необработанные алмазы с острыми гранями резание-скалывание.

При повышении размера алмаза процесс разрушения видоизменяется от резания к скалыванию, далее к раздавливанию и к упругому деформированию. Алмазный резец закреплен в твердосплавной матрице (вольфрам + кобальт) и выступает из матрицы на высоту, в основном, не превышающую ⅓ диаметра алмаза.