RU2288340C2 - Cutting bit for thermo-friction tool - Google Patents
Cutting bit for thermo-friction tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2288340C2 RU2288340C2 RU2004124345/03A RU2004124345A RU2288340C2 RU 2288340 C2 RU2288340 C2 RU 2288340C2 RU 2004124345/03 A RU2004124345/03 A RU 2004124345/03A RU 2004124345 A RU2004124345 A RU 2004124345A RU 2288340 C2 RU2288340 C2 RU 2288340C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool holder
- crown
- cutter
- shank
- cutting bit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу, а именно к буровой технике, применяемой при проходке геологоразведочных скважин, и также может быть использовано при бурении нефтяных, взрывных и строительных скважин под сваи.The invention relates to mining, and in particular to drilling equipment used in the drilling of exploration wells, and can also be used when drilling oil, blasting and construction wells under piles.
Известен резец породоразрушающего инструмента, состоящий из твердосплавной вставки и резцедержателя с пазом под фиксирующее кольцо [1]. Резцы вставляются в соответствующие гнезда в корпусе коронки и закрепляются в нем распорным кольцом. Его достоинством является простота и возможность замены при износе. Недостатком такого резца являются его ограниченные функциональные возможности в комбинированных инструментах. Например, такой резец, установленный на корпусе термофрикционного инструмента, разупрочняющего трением поверхностный слой породы, в начале бурения будет работать без разупрочнения породы и потребует значительных усилий резания, а при бурении абразивных пород быстро износится. Кроме того, коронка при проходке скважин в крепких породах вообще не сможет даже забуриться.Known cutter rock cutting tool, consisting of a carbide insert and a tool holder with a groove for the locking ring [1]. The cutters are inserted into the corresponding nests in the crown housing and fixed in it with a spacer ring. Its advantage is simplicity and the ability to replace when worn. The disadvantage of such a cutter is its limited functionality in combination tools. For example, such a cutter mounted on the case of a thermofriction tool, which softens the surface layer of rock by friction, at the beginning of drilling will work without softening the rock and will require significant cutting forces, and will wear out quickly when drilling abrasive rocks. In addition, when drilling holes in hard rocks, the crown cannot even drill at all.
Известен режущий элемент в термомеханическом породоразрушающем инструменте с резцедержателем в виде втулки, управляемый пружиной-фиксатором [2]. Резец работает в этой коронке следующим образом. При постановке на забой от действия веса снаряда и части осевого усилия пружина-фиксатор с деформируется, а резец будет утоплен в промывочные пазы коронки, и коронка сядет на забой фрикционными элементами. В коронке усилие, развиваемое пружиной, недостаточно для внедрения резцов в породу, поэтому при вращении снаряда резцы скользят по забою. При доведении осевого усилия и скорости вращения до рабочих параметров поверхностный слой пород нагревается и разупрочняется, а резцедержатель под действием пружины перемещается к забою, резец внедряется в разупрочненный слой и срезает его.Known cutting element in a thermomechanical rock cutting tool with a tool holder in the form of a sleeve, controlled by a spring-retainer [2]. The cutter works in this crown as follows. When setting to the bottom due to the weight of the projectile and part of the axial force, the spring-retainer c is deformed, and the cutter will be recessed into the flushing grooves of the crown, and the crown will sit on the face with friction elements. In the crown, the force developed by the spring is not enough to introduce incisors into the rock, so when the projectile rotates, the incisors glide along the face. When the axial force and rotation speed are brought to the operating parameters, the surface layer of the rocks is heated and softened, and the tool holder moves to the bottom under the action of the spring, the cutter is embedded in the softened layer and cuts it.
Достоинством резца в этой термомеханической коронке является его автоматическое выдвижение по мере износа резца и возможность его замены при полном износе. Недостатком является то, что схема сборки требует увеличения площади торца коронки, вследствие которого в 1,8-2,0 раза повышается объем разрушения по сравнению с одинарной коронкой при сопоставимых диаметрах выбуреваемого керна. Поэтому такие преимущества, как разупрочнение пород теплотой трения и автоматическое выдвижение резца пружиной, по мере износа его лезвия снижаются.The advantage of the cutter in this thermomechanical crown is its automatic extension as the cutter wears and the possibility of replacing it with full wear. The disadvantage is that the assembly scheme requires an increase in the area of the end face of the crown, as a result of which the volume of destruction increases by 1.8-2.0 times compared with a single crown with comparable diameters of the drill core. Therefore, such advantages as softening of rocks by the heat of friction and automatic extension of the cutter by a spring decrease as its blades wear.
Наиболее близким по технической сути является резец по а.с. СССР №314878, состоящий из твердосплавной пластины и резцедержателя, состоящего из передней части для закрепления режущего элемента и хвостовика для соединения с корпусом породоразрушающего инструмента [3]. Достоинством этого резца является его конструктивная простотага и надежность работы в одинарных буровых коронках. А его недостаток - малая функциональность, вследствие чего при установке в комбинированных инструментах необходимо его дополнять пружинами и др. нажимными устройствами, что вызывает уширение рабочего торца буровой коронки, следовательно, и увеличение объема разрушения. Таким образом, может быть поставлена задача значительного уменьшения объема разрушения пород забоя, т.е. уменьшения ширины торца комбинированной коронки коронки, при обеспечении сопоставимого диаметра выбуриваемого керна.The closest in technical essence is the cutter for A.S. USSR No. 314878, consisting of a carbide plate and a tool holder, consisting of a front part for securing a cutting element and a shank for connecting to a rock cutting tool body [3]. The advantage of this cutter is its structural simplicity and reliability in single drill bits. And its drawback is its low functionality, which is why when installed in combined tools it is necessary to supplement it with springs and other pressure devices, which causes a broadening of the working end of the drill bit, and consequently, an increase in the volume of destruction. Thus, the task can be set to significantly reduce the amount of destruction of the face, i.e. reducing the width of the end face of the combined crown crown, while ensuring a comparable diameter of the core being drilled.
Решение этой задачи путем механического уменьшения ширины торца комбинированной коронки приводит только к уменьшению прочности коронки. Применение высокопрочных материалов для уменьшения ширины торца этой коронки также не снимает постановку такой задачи, так как из таких же материалов может быть изготовлена одинарная коронка с более уменьшенной шириной. Известно, что одинарная коронка имеет наименьшую ширину торца, однако в ее конструкцию не предусмотрено управлять выходом резцов на режим резания. Следовательно, задачу уменьшения объема разрушения в комбинированной термофрикционной коронке можно свести к задаче управления выходом резцов на режим резания в одинарных коронках.The solution to this problem by mechanically reducing the width of the end face of the combined crown leads only to a decrease in the strength of the crown. The use of high-strength materials to reduce the width of the end face of this crown also does not remove the statement of this problem, since a single crown with a more reduced width can be made of the same materials. It is known that a single crown has the smallest width of the end face, however, its design does not provide for controlling the output of the cutters to the cutting mode. Consequently, the task of reducing the fracture volume in the combined thermofriction crown can be reduced to the task of controlling the output of the cutters to the cutting mode in single crowns.
Обеспечить выход резцов на режим резания при нагреве забоя мог бы резцедержатель из материала с коэффициентом теплового расширения, большим коэффициента расширения стали в десятки тысяч раз. В такой коронке резцедержатель, нагреваясь от тепла трения фрикционных элементов, стал бы выводить лезвия резцов над уровнем торца фрикционных элементов и вдавливать резец в разупрочненную фрикционными элементами породу. Однако предварительный поиск подходящего материала с нужным коэффициентом расширения положительного результата не дал. Более того, применение такого материала в качестве резцедержателя сделало бы процесс бурения неуправляемым, так как изменение температуры забоя на каждый градус вызвало бы изменение глубины внедрения резца в породу.A tool holder made of a material with a coefficient of thermal expansion that is tens of thousands of times greater than the coefficient of expansion of steel could provide the cutters to the cutting mode when heating the face. In such a crown, the tool holder, heating up from the heat of friction of the friction elements, would begin to bring out the cutter blades above the level of the end of the friction elements and press the cutter into the rock softened by the friction elements. However, a preliminary search for suitable material with the desired expansion coefficient did not yield a positive result. Moreover, the use of such material as a tool holder would make the drilling process uncontrollable, since a change in the bottom temperature by each degree would cause a change in the depth of penetration of the cutter into the rock.
Наиболее полно задача уменьшения ширины торца термофрикционной коронки и управления выходом резца в одинарных коронках на режим резания после термофрикционного разупрочнения пород забоя может быть решена, если в термофрикционной коронке резцедержатель выполнить из сплава с эффектом памяти формы и термообработатъ на увеличение линейных размеров по оси резца и тем самым иметь возможность внедрять резцы в разупрочненный слой породы после его фрикционного разупрочнения.The most complete task is to reduce the width of the end face of the thermofriction crown and to control the output of the cutter in single crowns to the cutting mode after the thermofriction softening of the face rocks can be solved if the tool holder is made of an alloy with a shape memory effect and heat treated to increase linear dimensions along the axis of the cutter and thereby to be able to introduce incisors into the softened rock layer after its frictional softening.
Таким образом, для решения поставленной задачи может быть предложен резец, содержащий режущий элемент в виде твердосплавной пластины и резцедержатель, выполненный из сплава с памятью формы с возможностью удлинения линейных размеров по оси резца.Thus, to solve this problem, a cutter can be proposed containing a cutting element in the form of a carbide plate and a tool holder made of an alloy with shape memory with the possibility of elongation of linear dimensions along the axis of the cutter.
В предлагаемом устройстве резцедержатель условно разделен на три части, выполняющие различные функции: крепление режущего элемента, привод резца и крепление резцедержателя в корпусе породоразрушающего инструмента. При этом часть резцедержателя, служащая приводом, выполнена с проточкой, т.е. ее сечение значительно меньше, чем сечение передней и хвостовой частей. Благодаря этому, при пластической деформации резцедержателя с целью задания формы на "память" напряжение крепления режущего элемента к опоре будет минимальным. В хвостовике резцедержателя выполняется сквозное отверстие под штифт для его крепления в корпусе инструмента- Как реализация другого варианта соединения с корпусом инструмента, хвостовик может быть закреплен в цилиндрическом канале корпуса коронки также стальной заклепкой или точечной сваркой (электрозаклепка). Хвостовик резцедержателя также может быть обработан на эффект памяти формы под обратный конус и соединен с корпусом термомеханическим способом. Причем для облегчения деформации конуса под цилиндр в мартен-ситном состоянии в торце хвостовика выполняется сверление на длину хвостовика.In the proposed device, the tool holder is conventionally divided into three parts that perform various functions: mounting the cutting element, the drive of the tool and mounting the tool holder in the body of the rock cutting tool. The part of the tool holder serving as a drive is made with a groove, i.e. its section is much smaller than the section of the front and tail parts. Due to this, during plastic deformation of the tool holder in order to set the shape to a “memory”, the attachment voltage of the cutting element to the support will be minimal. In the tool holder shank, a through hole is made for a pin for its fastening in the tool body. As an alternative to connecting to the tool body, the shank can also be fixed in the cylindrical channel of the crown body with steel rivets or spot welding (electric rivet). The tool holder shank can also be processed for the shape memory effect under the inverse cone and connected to the housing thermomechanically. Moreover, to facilitate the deformation of the cone under the cylinder in the martensitic state, drilling at the length of the shank is performed at the end of the shank.
Примечательно, что при креплении резцедержателя штифтом резцедержатель можно выдвигать по мере износа лезвия резца, подкладывая под торец хвостовика пластины толщиной на величину износа и подбирая штифт соответствующей высоты. Режущий элемент может быть закреплен к передней части резцедержателя пайко-сваркой с применением промежуточного материала или термомеханическим способом с помощью обжимающей муфты из сплава с памятью формы.It is noteworthy that when attaching the tool holder with a pin, the tool holder can be extended as the blade of the tool is worn, placing plates with a thickness of wear under the end of the shank and selecting a pin of the appropriate height. The cutting element can be fixed to the front of the tool holder by soldering by using intermediate material or thermomechanically using a compression sleeve made of an alloy with shape memory.
Такой резец может быть установлен в цилиндрических каналах корпуса одинарной термофрикционной коронки, тогда при нагреве выше температуры начала обратного мартенситного превращения проточенная часть резцедержателя начнет увеличивать свои линейные размеры по оси коронки и тем самым внедрять резец в разупрочненный слой породы. Причем, когда порода под торцом фрикционных элементов нагреется до 600-1000°С и разупрочнится, сплав нагреется в пределах 40-100°С, так как промывочная жидкость охлаждает резцы, корпус коронки и сплав. Поэтому регулированием расхода жидкости обеспечивается необходимая температура выхода резцов на режим резания, когда порода разупрочнится от воздействия фрикционных элементов. Работоспособность коронки при ее эксплуатации в особо тяжелых условиях может быть обеспечена тем, что резцы размещаются в высокопрочных секторах, которые устанавливаются в соответствующих окнах корпуса коронки и привариваются к нему, или весь корпус коронки изготавливается из высокопрочной стали, например, из стали марки 25ХГСА.Such a cutter can be installed in the cylindrical channels of a single thermofriction crown body, then when heated above the temperature of the beginning of the reverse martensitic transformation, the machined part of the tool holder will begin to increase its linear dimensions along the axis of the crown and thereby introduce the cutter into the weakened rock layer. Moreover, when the rock at the end of the friction elements heats up to 600-1000 ° C and softens, the alloy heats up within 40-100 ° C, since the flushing fluid cools the cutters, crown body and alloy. Therefore, by regulating the flow rate of the liquid, the necessary temperature for the cutters to reach the cutting mode is provided when the rock is softened by the influence of friction elements. The performance of the crown during its operation in particularly difficult conditions can be ensured by the fact that the cutters are placed in high-strength sectors, which are installed in the corresponding windows of the crown body and welded to it, or the entire crown body is made of high-strength steel, for example, 25KhGSA steel.
В предлагаемом устройстве в отличие от аналогов и других резцов, применяемых в комбинированных инструментах, нет гидравлического или пружинного нажимного устройства, вызывающего уширение торца коронки и, следовательно, увеличение объема разрушения горных пород. Поэтому замена одного устройства другим позволит почти в два раза уменьшить объем разрушения при сопоставимых диаметрах выбуриваемого керна.In the proposed device, unlike analogs and other incisors used in combined tools, there is no hydraulic or spring-loaded pressure device causing broadening of the crown end and, consequently, an increase in the amount of rock destruction. Therefore, replacing one device with another will almost double the amount of destruction with comparable diameters of the core being drilled.
Если сравнить с прототипом, видно, что в предлагаемом устройстве сплав с ЭПФ, обработанный на удлинение линейных размеров, выдвигает резец в рабочее положение и вдавливает лезвие резца в забой, когда поверхностный слой породы разупрочнится от нагрева при трении фрикционных элементов. Кроме того, по мере износа твердосплавной пластины, устанавливая под торец хвостовика подкладки, можно компенсировать износ режущей пластины. Все это говорит о том, что предлагаемое изобретение обладает новизной и изобретательным уровнем.If we compare with the prototype, it can be seen that in the proposed device, the alloy with EPF, processed to lengthen the linear dimensions, extends the cutter to the working position and presses the cutter blade into the face when the surface layer of the rock softens due to heating during friction of the friction elements. In addition, as the carbide insert wears, by installing under the end of the liner shank, wear on the insert can be compensated. All this suggests that the present invention has a novelty and inventive level.
Достоинства предложенного резца по сравнению с известными аналогами наиболее полно проявляются при его установке в одинарной термофрикционной коронке. При этом:The advantages of the proposed cutter in comparison with the known analogues are most fully manifested when it is installed in a single thermofriction crown. Wherein:
- в 1,8-2,0 раза уменьшается объем разрушения пород забоя при сравнении с термофрикционной коронкой типа КТМ;- the volume of destruction of bottomhole rocks decreases by 1.8-2.0 times when compared with a thermofriction crown of the KTM type;
- обеспечивается переход на бурение одинарным колонковым снарядом, за счет чего в 2-4 раза расширяется область бурения;- the transition to drilling with a single core drill is ensured, due to which the drilling area expands 2-4 times;
- увеличивается в погонных метрах объем бурения;- the drilling volume increases in running meters;
- увеличивается скорость бурения;- the drilling speed increases;
- уменьшается вес и материалоемкость коронки.- decreases the weight and material consumption of the crown.
На фиг.1 изображен общий вид резца термофрикционной коронки со штифтовым соединением (промывочные каналы условно не показаны); на фиг.2 - вид на резец в радиальном сечении с термомеханическим соединением режущего элемента с резцедержателем с помощью муфты из сплава с ЭПФ и термомеханическим соединением хвостовика к корпусу коронки обратным конусом.Figure 1 shows a General view of the cutter thermofriction crowns with a pin connection (flushing channels not shown conventionally); figure 2 is a view of the cutter in radial section with a thermomechanical connection of the cutting element with the tool holder using a sleeve made of an alloy with an EPF and a thermomechanical connection of the shank to the crown body with a reverse cone.
Резец состоит из режущего элемента 1, резцедержателя 2 из сплава с ЭПФ, штифта 3 и компенсационных подкладок 4, фиг.1. Резцедержатель имеет проточку 5 для облегчения ее пластической деформации при сжатии для задания положения резцов ниже уровня фрикционных элементов коронки. Хвостовик 6 имеет сквозное отверстие 7, куда через соответствующий паз в корпусе породоразрушающего инструмента устанавливается штифт 3, удерживающий резец от выпадения при спуске и подъеме коронки из скважины. Подкладка 4 устанавливается под торец хвостовика при износе резца и имеет толщину, равную величине износа режущего элемента. На фиг.2 в радиальном сечении изображены другие варианты крепления режущего элемента к резцедержателю и резцедержателя в корпусе инструмента. Здесь режущий элемент выполнен в виде лопаточки, ручка которой устанавливается в пазу резцедержателя, причем она с двух сторон имеет более грубую шероховатость и сетчатую насечку 8, глубина которой увеличивается к ее нерабочему торцу до 0,1 мм. Муфта 9 из никелида титана с температурой обратного мартенситного превращения при температуре ниже 0°С, восстанавливая заданный диаметр, обжимает резцедержатель с режущим элементом. Так как напряжение обжатия доходит до 600 МПа, то материал резцедержателя в мартенситном состоянии течет и заполняет канавки между гребешками шероховатой поверхности твердого сплава, а также бороздки сетчатой насечки. Хвостовик 6 выполнен в аустениге с обратным конусом, причем его малый диаметр с минимальным зазором устанавливается в отверстие корпуса коронки. Больший диаметр конуса превышает малый на 5-10%, т.е. на величину коэффициента возврата формы сплава. Хвостовик в мартенсите деформируется до размера цилиндрического канала в корпусе коронки. Дня облегчения деформирования в торце конуса выполнено сверление на длину хвостовика. Гнездо под хвостовик для упрощения технологии изготовления выполняется цилиндрическим, однако становится конусным за счет пластического течения материала корпуса коронки под действием усилия восстановления конусообразного хвостовика.The cutter consists of a cutting element 1, a tool holder 2 made of an alloy with EPF, a pin 3 and compensation pads 4, Fig.1. The tool holder has a groove 5 to facilitate its plastic deformation during compression to set the position of the cutters below the level of the friction elements of the crown. The
Хвостовик также может быть выполненным цилиндрическим под соответствующий канал в корпусе инструмента и крепиться в нем стальной заклепкой или точечной сваркой.The shank can also be made cylindrical under the corresponding channel in the tool body and fastened in it with steel rivet or spot welding.
Резец в коронке работает следующим образом. После посадки коронки на забой начинается на пониженном режиме взаимоприработка пород забоя и фрикционных элементов. Затем параметры режима приработки плавно доводят до рабочих, что приводит к интенсивному нагреванию и разупрочнению поверхностного слоя пород забоя. Одновременно с этим нагревается корпус коронки и сплав с ЭПФ. При этом необходимая рабочая температура сплава для проявления эффекта формы может регулироваться потоком промывочной жидкости. Когда температура резцедержателя достигнет температуры обратного мартенситного превращения, т.е. 40°С, резцы начнут выступать, внедряясь в разупрочненный слой породы, и при дальнейшем вращении отделять от забоя этот слой, обнажая при этом новый малопрогретый. Следующий за резцом фрикционный элемент снова трением прогреет и разупрочнит поверхностный слой, которого срежет следующий за ним резец, и т.д. При этом возврат деформации сплава, следовательно, углубление лезвия резца в породу составит порядка от 0,1 до 0,5 мм в зависимости от степени разупрочнения породы.The cutter in the crown works as follows. After the crown is planted on the face, the mutual processing of the face rocks and friction elements begins at a reduced mode. Then, the running-in mode parameters are smoothly brought to the workers, which leads to intense heating and softening of the surface layer of the bottomhole rocks. At the same time, the crown body and alloy with EPF are heated. In this case, the necessary working temperature of the alloy for the manifestation of the shape effect can be controlled by the flow of washing liquid. When the temperature of the tool holder reaches the temperature of the reverse martensitic transformation, i.e. 40 ° C, the incisors will begin to protrude, penetrating into the weakened rock layer, and with further rotation to separate this layer from the bottom, exposing a new low-heated layer. The friction element following the cutter will again warm up and soften the surface layer, which will be cut off by the next cutter, etc. In this case, the return of deformation of the alloy, therefore, the deepening of the cutter blade in the rock will be on the order of 0.1 to 0.5 mm, depending on the degree of softening of the rock.
Если в процессе бурения порода разупрочнится глубже или в разрезе встретятся более слабые породы, то резец внедрится до 0,4-0,5 мм, при этом увеличится скорость бурения. А если толщина разупрочненного слоя будет малой, то увеличится сила сопротивления пород внедрению, и резец будет снимать более тонкий слой порядка 0,1 мм и менее. Скорость бурения при этом уменьшится. Режим разупрочнения и резания породы, а также материалы режущих элементов подбираются из условия наибольшей стойкости резцов и оптимальной механической скорости бурения.If during the drilling process the rock softens deeper or weaker rocks are found in the section, then the cutter will penetrate up to 0.4-0.5 mm, and the drilling speed will increase. And if the thickness of the softened layer is small, then the strength of the rocks resistance to penetration will increase, and the cutter will remove a thinner layer of the order of 0.1 mm or less. The drilling speed will decrease. The mode of softening and cutting of the rock, as well as the materials of the cutting elements are selected from the conditions of the highest resistance of the cutters and the optimal mechanical drilling speed.
Рассмотрим конкретный пример выполнения резца из сплава с эффектом памяти формы, установленного в корпусе одинарной коронки. В условиях работы породоразрушающего инструмента, связанных с воздействием на резец повышенных напряжений и температур, наиболее отвечающими требованиям длительной эксплуатации являются двойные сплавы на основе никелида титана марки ТН-1 с содержанием никеля 49-51 ат.%. Эти сплавы характеризуются достаточно высоким пределом пластического течения (750-850 МПа) и значительной величиной накапливаемой и возвращаемой деформации в процессе реализации эффекта памяти формы при повышенных температурах. Такой сплав имеет следующие характеристики: температура начала прямого мартенситного превращения 50°С; температура конца прямого мартенситного превращения 30°С; температура начала обратного мартенситного превращения 40°С; температура конца обратного мартенситного превращения 60°С; коэффициент формовосстановления 10%; коэффициент упругости 2%. После крепления режущей пластины диффузионной сваркой и механической обработки все резцы должны иметь одинаковый размер по длине и подвержены гомогенезирующему отжигу при температуре 800-850°С в течение 40-60 мин с последующим охлаждением вместе с печью. При установке на коронку резцы должны выступать над уровнем фрикционных элементов на величину эффекта памяти формы. При длине проточенной части резцедержателя, т.е. привода, 10 мм и эффекте памяти формы 10% общая деформация составит порядка 1,0 мм. После этого при температуре ниже температуры конца прямого мартенситного превращения, т.е. при комнатной температуре, резцы утапливают ниже уровня фрикционных элементов на величину упругой деформации резцедержателя. Таким образом, после спуска снаряда в скважину коронка садится на забой фрикционными элементами. При обычном твердосплавном бурении нагрузка на резец колеблется в пределах 600-1000 Н, а действующее усилие привода превышает в 5-9 раз. Поэтому, чтобы обеспечить заглубление резца только на глубину слоя предразрушения, лезвие резца должно иметь предварительную площадку затупления шириной порядка 0,3-0,7 мм. Это позволяет в качестве резца применять тонкие пластины твердого сплава, как в самозатачивающихся коронках типа СА.Consider a specific example of a cutter made of an alloy with a shape memory effect installed in a single crown housing. In the conditions of work of the rock cutting tool associated with exposure to the cutter of high stresses and temperatures, the most suitable for long-term operation are double alloys based on titanium nickelide grade TN-1 with a nickel content of 49-51 at.%. These alloys are characterized by a sufficiently high limit of plastic flow (750-850 MPa) and a significant amount of accumulated and returned deformation in the process of realizing the shape memory effect at elevated temperatures. Such an alloy has the following characteristics: temperature of the onset of direct martensitic transformation 50 ° C; temperature of the end of the direct martensitic transformation 30 ° C; the temperature of the beginning of the reverse martensitic transformation of 40 ° C; the temperature of the end of the reverse martensitic transformation 60 ° C; coefficient of shape restoration 10%; coefficient of elasticity 2%. After fixing the cutting insert by diffusion welding and machining, all the cutters must be of the same size in length and subject to homogenizing annealing at a temperature of 800-850 ° C for 40-60 minutes, followed by cooling with the furnace. When mounted on the crown, the cutters should protrude above the level of the friction elements by the magnitude of the shape memory effect. With the length of the machined part of the tool holder, i.e. drive, 10 mm and a shape memory effect of 10%, the total deformation will be about 1.0 mm. After that, at a temperature below the temperature of the end of the direct martensitic transformation, i.e. at room temperature, the cutters are heated below the level of the friction elements by the amount of elastic deformation of the tool holder. Thus, after the projectile is lowered into the well, the crown sits on the face with friction elements. In conventional carbide drilling, the load on the cutter varies between 600-1000 N, and the effective drive force exceeds 5-9 times. Therefore, in order to ensure that the cutter is only deepened to the depth of the prefracture layer, the cutter blade must have a preliminary blunt pad with a width of about 0.3-0.7 mm. This makes it possible to use thin carbide plates as a cutter, as in self-sharpening crowns of the CA type.
Источники информацииInformation sources
1. А.с. СССР №314878, МПК Е 21 В 9/16. Буровая коронка. // П.М.Степанов и А.И.Рябинин. - Опубл. в БИ №28, 1971.1. A.S. USSR No. 314878, IPC E 21
2. А.с. СССР. №1541364, кл. Е 21 В 7/14. Термомеханический породоразрушающий инструмент. // Г.С.Бродов, О.Я.Манякина. - Опубл. в БИ №5, 1990.2. A.S. THE USSR. No. 1541364, cl. E 21 B 7/14. Thermomechanical rock cutting tool. // G.S. Brodov, O.Ya.Manyakina. - Publ. in BI No. 5, 1990.
3. A.c. СССР №314878, кл. Е 21 С 13/00. // - Опубл. в БИ №36, 1971.3. A.c. USSR No. 314878, cl. E 21 C 13/00. // - Publ. in BI No. 36, 1971.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004124345/03A RU2288340C2 (en) | 2004-08-09 | 2004-08-09 | Cutting bit for thermo-friction tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004124345/03A RU2288340C2 (en) | 2004-08-09 | 2004-08-09 | Cutting bit for thermo-friction tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004124345A RU2004124345A (en) | 2006-01-27 |
| RU2288340C2 true RU2288340C2 (en) | 2006-11-27 |
Family
ID=36047510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004124345/03A RU2288340C2 (en) | 2004-08-09 | 2004-08-09 | Cutting bit for thermo-friction tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2288340C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2556555C1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чеченский государственный университет (ФГБОУ ВПО "Чеченский государственный университет") | Cutter for rotary and rotary-percussion drilling |
| RU2631513C2 (en) * | 2015-12-21 | 2017-09-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук | Method for operation of rectangular two-layered plates in annular drilling bits |
| RU2714164C1 (en) * | 2019-06-23 | 2020-02-12 | Михаил Иванович Сердюк | Drilling bit |
-
2004
- 2004-08-09 RU RU2004124345/03A patent/RU2288340C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2556555C1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чеченский государственный университет (ФГБОУ ВПО "Чеченский государственный университет") | Cutter for rotary and rotary-percussion drilling |
| RU2631513C2 (en) * | 2015-12-21 | 2017-09-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук | Method for operation of rectangular two-layered plates in annular drilling bits |
| RU2714164C1 (en) * | 2019-06-23 | 2020-02-12 | Михаил Иванович Сердюк | Drilling bit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004124345A (en) | 2006-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6302224B1 (en) | Drag-bit drilling with multi-axial tooth inserts | |
| CN107842317B (en) | Hard-rock boring punching composite drill bit | |
| US7648210B2 (en) | Pick with an interlocked bolster | |
| US8007051B2 (en) | Shank assembly | |
| US5431239A (en) | Stud design for drill bit cutting element | |
| RU2528349C2 (en) | Mill block for cutter with inserts of polycrystalline diamond composite | |
| RU2571783C2 (en) | Drilling bit for rocks for percussion drilling and inserted rod of drilling bit | |
| JPS60226994A (en) | Self-polishing drag bit for drilling underground stratum | |
| GB2353548A (en) | Drill bit with controlled cutter loading and depth of cut | |
| US20040149495A1 (en) | Low-contact area cutting element | |
| RU138675U1 (en) | DRILL BIT | |
| US4491188A (en) | Diamond cutting element in a rotating bit | |
| US9828810B2 (en) | Mill-drill cutter and drill bit | |
| CN111852342A (en) | PDC drill bit with rotatable cutting teeth | |
| CN208122768U (en) | A kind of heavy caliber drilling construction diamond bit | |
| RU2288340C2 (en) | Cutting bit for thermo-friction tool | |
| US4898252A (en) | Cutting structures for rotary drill bits | |
| CN108138543A (en) | Roll the improvement of cutter stability | |
| RU2153569C2 (en) | Drill bit cone | |
| CA2919481C (en) | Cutter support element | |
| EP4100612A1 (en) | Cutting element with improved mechanical efficiency | |
| US20230193694A1 (en) | Percussion and Cutting Composite Drilling Tool | |
| RU2631756C1 (en) | Method for detachable fastening of two- and three-layered plates-cutters with super-hard layers and solid hard alloy substrate | |
| RU2359100C1 (en) | Bore bit (versions) | |
| CN110145238A (en) | A kind of low torque diamond bit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120810 |