RU1816835C - Бурова коронка - Google Patents

Abstract

Использование: бурение скважин различного назначени  с отбором керна. Сущность изобретени : коронка содержит корпус с пазами и установленные в пазах алмазно-твердосплавные пластины. Крепление пластин осуществл етс  вставками с однократной пам тью формы, установленными перед передними гран ми пластин. Между вставкой и пластиной размещена перегородка , выполненна  за одно целое с корпусом. Боковые стенки паза и перегородки , взаимодействующие с алмазно-твердосплавной пластиной, имеют класс шероховатости не ниже 4-го или 5-го, а ответные поверхности пластины - 2-ой или .3-ий. 4 ил.

Description

Ё

Изобретение относитс  к бурению геологоразведочных скважин, а именно кпоро- доразрушающему инструменту дл  бурени  с отбором керна.

Цель изобретени  - повышение надежности креплени  резцов в коронке путем уменьшени  числа элементов и плоскостей сдвига, воспринимающих реактивные на- . грузки от забо , и также путем компенсации усили  отрыва ДТП от передней стенки паза силой формовосстановлени  вставки из сплава с пам тью формы.

Поставленна  цель достигаетс  тем. что вставки из материала с однократной пам тью формы установлены перед передними гран ми AT Л, а между вставкой и пластиной выполнена перегородка за одно целое с корпусом, при этом взаимодейству- ющие с ДТП боковые стенки паза имеют класс шероховатости не ниже 4-5-го, а от- . ветные.поверхности - 2-3-ий.

Последнее обсто тельство вызвано тем, что твердый сплав выступами шероховатостей своей поверхности при восстановлении первоначальной толщины вставки вдавитс  в стенки лаза, что обусловит более тесный физический контакт, а в результате этого поверхность стенок паза будет упрочнена как и само крепление.

Сравнительный анализ с прототипом, а также с известным соединением труб муфтой из сплава с пам тью формы показывает, что закрепл ема  деталь (резец) не контактирует со сплавом с пам тью формы. А это облегчает услови  формировани  физического контакта, схватывани  молекул твердого сплава с молекулами стали. Никелид титана, из которого выполнена вставка,  вл етс  химически более инертным, чем углеродиста  сталь, из которого изготавливаетс  корпус коронки. Поэтому при сочетании этопа креплени  с пайкой дис00

СЬ 00

(А)

с 

персионно-твердеющими припо ми или клеевым соединением, контакт твердого сплава со сталью более предпочтителен, чём с никелидом титана, Таким образом предлагаема  коронка обладает как новизной , так и существенными техническими отличи ми .

На фиг.1 показан общий вид коронки; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - микроконтакт резца со стенкой сважины до восстановлени  формы вставкой; на фиг.4 - микроконтакт после восстановлени  формы вставкой..

Корпус 1 коронки под резец 2 из ДТП имеет пазы 3. Шероховатость контактирующих поверхностей резцов 2-3-го класса, а шероховатость стенок паза не ниже 4-5то. Впереди паза 3 по ходу вращени  коронки расположен паз 4 под вставку 5 из сплава с однократной пам тью формы.;

Толщина перегородки между двум  пазами составл ет около 2 мм и обеспечивает необходимую устойчивость и одновременно податливость силам формовосстановлени  вставки. С целью уменьшени  концентрации напр жени  у основани  стенки глуби- на пазов различна, ширина лазов принимаетс  одинаковой. Сначала в пазы устанавливаютс  резцы из ДТП (фиг.З).

Затем при температуре ниже температуры начала обратного мартенситного превращени  АН вставл ютс  без зазора или легким прессованием вставки из сплава с однократной пам тью формы.

После этого вместе с коронкой вставка из сплава с пам тью нагреваетс  до температуры-конца обратного мартенситного превращени  А. При этом вставка, принима  заданную толщину, начинает распирать стенки паза, а следовательно, и обжимать резец из ДТП. В начальный момент, если вставка и резец установлены без зазора, то развиваетс  усилие на каждый мм2 контакта до 80-130 кГе.

Благодар  такому огромному усилию, под давлением поверхностный слой стенок паза потечет и заполнит все углублени  шероховатой и более твердой поверхности резца (фиг.4).

Причем ослабление соединени  из-за различного коэффициента теплового расширени  материала резца и стали не происходит , так как разница величины температурного расширени  компенсируетс  восстановлением формы вставкой. Если сравнить коэффициент теплового расширени  стали а - 14-10 1/град, то коэффициент формовосстановлени  вставки 10-15%;. а в предлагаемой коронке из-за большого сопротивлени  пластической деформации стали вставка полностью свою форму не восстанавливает. Причем это можно оценить следующим образом.

Принимаем по максимуму, что поверх- ность резца проникает в стенки паза на величину ее шероховатости, т.е. на 100 мкм. . Если учесть две стороны, то общее смещение стенки между двум  пазами - 200 мкм. Вставка имеет толщину 3 мм, коэффициент

0 формовосстановлени  10%, тогда возможное смещение стенки между двум  пазами 0,3 мм, т.е. 300 мкм. Таким образом, в запасе остаетс  100 мкм. А механическое расширение паза шириной 3 мм при а - 14-10 и

5 повышении температуры на 50р°С составит 21 мкм, что без учета и теплового расширени  материала резца показывает полную компенсаций разницы теплового расширени  деталей соединени . ../:.

0 При сборке соединени  важно, чтобы общий зазор в пазах не превышал 20-50 мкм. Однако из-за отклонений в размере ширины пазов, вставок и резцов добитьс  беззазорной сборки без специальной технологии

5 трудно. Поэтому предлагаетс  следующий пор док сборки соединени .

Сначала устанавливаетс  в паз резец, можно и запрессовкой. ЕСЛИ образовалс  зазор, любым механическим способом отги0 баётс  в сторону резца стенка между двум  пазами. Затем при температуре ниже температуры начала обратного мартенситного превращени  АН устанавливаетс  вставка из сплава с однократной пам тью формы.

5 При этом, если зазор более 50мм, тоследует вставить соответствующую прокладку, чтобы зазор был минимальный. Если вставка не идет легкой запрессовкой, то стенки паза подработать мелким напильником, наждач0 ной бумагой и затем установить вставку.

Таким образом, резец из ДТП с двух сторон образует полный контакт со стенками паза, при котором во все углублени  шероховатой пбверхно сти ДТП затекает

5 материал корпуса под большим давлением,

что также способствует упрочнению повер- хностного сло  стенок паза. Надежность креплени  объ сн етс  тем. что ДТП как бы погружаетс  в стенки паза на глубину, рав- 0 ную высоте неровностей поверхности ДТП, поэтому и прин та шероховатость ДТП 2-3- го класса, а шероховатость стенок паза не ниже4-5-то кл...

Нем выше чистота поверхности стенок 5 паза, тем прочнее поверхностный слой/следовательно , и крепление. Поэтом не следует устанавливать класс шероховатости ниже 4-5-го. Наивысший класс определ етс  возможност ми средств обработки и их экономичностью ,:

В качестве сплава с пам тью формы можно вз ть никель-титановые сплавы системы NI-TI (53,5-56,5 мас.% N1), представл ющие собой интерметаллидные соединени  эквиатомного состава, способные запоми- и восстанавливать заданную ранее форму. Технологический процесс запоминани  формы сплавов заключаетс  в том, что вставки заневоливают с заданными геометрическими параметрами, например толщи- ной 3,33 мм, отжигают при температуре 400-600°С и охлаждают. После заполнени  формы вставки пластически деформируют, т.е. сплющивают на 10% ее ширины до размера 3,00 мм при температуре ниже конца температуры пр мого мартенситного превра щени  Мк, например ниже +40-бО°С, После установлени  в пазы вставки нагреваютс  до 90-100°С. При этом вставки, стрем сь прин ть прежний размер З.Зр мм, распирают стенки паза с усилием до 8b к Гс/мм2, Такими характеристиками обладает сплав системы NI-Tj, имеющий промышленное обозначение ВНТ-27.

По сравнению с прототипом предлагавма  коронка имеет следующие преимущества . л /: :; -:;-;..:л .-::;.;. - ;;...,... ... -,.,- ..-.-.

Снижение трудоемкости изготовлени  вставки за счет применени  сплава с однократной пам тью формы.

Отпадает необходимость нанесени  концентрическихокружностей на твердосп ФиГ . I.

лавную подложку ДТП и взаимопересекаю-. щихс  рисок на вставке.

Повышение надежности закреплени  резцов за счёт уменьшени  количества деталей в креплении, воспринимающих реакцию забо , и за счет компенсации напр жени  отрыва, возникающего по передней плоскости ДТП от реактивных сил забо , напр жением сжати  от-сил формо- восстановлени  вставки из сплава с пам тью формы.

Возможность креплени  резцов некруглой формы, например ДТП в виде четверти круга.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Бурова  коронка, содержаща  корпус с пазами, установленные в пазах корпуса алмазно-твердосплавные пластины и средства креплени  пластин в пазах в виде вставок из сплава с однократной пам тью формы, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что, с целью повышени  надежности креплени  пластин , вставки, установлены перед передними гран ми последних, а между вставкой и пластиной размещена перегородка, выполненна  за одно целое с корпусом, при этом взаимодействующие с алмазно-твердосплавной пластиной боковые стенки паза и перегородки имеют класс шероховатости не ниже 4-го или 5-го, а ответные поверхности пластин - 2-й или 3-й.

   ФИГ / 3.