RU2314908C2 - Способ изготовления алмазных буровых коронок - Google Patents
Способ изготовления алмазных буровых коронок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2314908C2 RU2314908C2 RU2006101265/02A RU2006101265A RU2314908C2 RU 2314908 C2 RU2314908 C2 RU 2314908C2 RU 2006101265/02 A RU2006101265/02 A RU 2006101265/02A RU 2006101265 A RU2006101265 A RU 2006101265A RU 2314908 C2 RU2314908 C2 RU 2314908C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- shell
- granule
- diameter
- matrix
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении алмазного инструмента для бурения горных пород. Осуществляют прессование и спекание матрицы буровой коронки с использованием гранулированных алмазов с оболочкой. Диаметр оболочки гранулы dГ выбран по формуле:
где К - коэффициент усадки материала оболочки гранулы алмаза при прессовании матрицы, К=0,45...0,56; da - диаметр алмазного зерна, м; А - коэффициент пропорциональности, А=400%; Г - коэффициент гранулы, Г=(50...400)%. В результате повышается стойкость алмазных коронок и механическая скорость бурения, а также качество обработки. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области изготовления алмазного инструмента для бурения горных пород.
Известен способ изготовления алмазного инструмента для бурения горных пород с использованием в нем гранулированных алмазов (см. а.с. № 346097, М.Кл. В24d 3/10 «Способ изготовления алмазного инструмента»).
Основными недостатками известного способа являются невозможность применения гранулированных алмазов с оболочкой заданного диаметра на основе расчетных зависимостей, низкая износостойкость гранул, неравномерная пропитка матрицы коронки, наличие пор в зоне контакта материала матрицы с алмазами и, как следствие, слабое удержание их в матрице, приводящее к выпадению неотработанных алмазов.
Известен способ изготовления алмазного инструмента, в котором в некоторой мере устранены указанные недостатки (см. а.с. № 132970, М.Кл. В24d 3/10 «Способ изготовления алмазного инструмента»). По этому способу изготовления инструмента гранулы просушиваются, засыпаются в пресс-форму, прессуются и после распрессовки полученный инструмент спекается.
Недостатками этого способа изготовления инструмента являются: неприменение гранулированных алмазов с оболочкой заданного диаметра на основе расчетных зависимостей, низкая износостойкость гранул, неравномерная пропитка матрицы вследствие применения нерациональных режимов термообработки при просушивании гранул. Все указанное приводит к снижению работоспособности коронок при бурении.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение важного технического результата - повышение качества и работоспособности алмазных коронок за счет применения гранулированных алмазов с оболочкой заданного диаметра на основе расчетных зависимостей с учетом коэффициента усадки материала оболочки гранул при их прессовании, повышения износостойкости гранул путем введения зонально в оболочку мелких фракций алмазных зерен и обеспечения равномерной пропитки матрицы коронки применением рациональных температуры и времени термообработки гранулированных алмазов.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления алмазных буровых коронок, включающем использование гранулированных алмазов с оболочкой, прессование и спекание матрицы буровой коронки, используют гранулированные алмазы с диаметром оболочки dr, определяемым по формуле
где К - коэффициент усадки материала оболочки гранулы алмаза при прессовании матрицы, К=0,45...0,56;
da - диаметр алмазного зерна, м;
А - коэффициент пропорциональности, А=400%;
Г - коэффициент гранулы, Г=(50...400)%,
и используют гранулированные алмазы, в оболочку которых зонально введены мелкие фракции алмазных зерен, диаметр которых составляет 0,10-0,15 диаметра алмазных зерен гранул, при этом перед прессованием матрицы буровой коронки осуществляют термообрабатку гранул алмазов при температуре, равной (0,08-0,2) температуры спекания материала оболочки гранулы, и времени, равном (0,1-0,3) времени спекания материала оболочки гранулы.
Благодаря тому что используют гранулированные алмазы с диаметром оболочки dГ, определенным по формуле
где К - коэффициент усадки материала оболочки гранулы алмаза при прессовании матрицы, К=0,45...0,56;
da - диаметр алмазного зерна; м;
А - коэффициент пропорциональности, А=400%;
Г - коэффициент гранулы, Г=(50...400)%.
Коэффициент гранулы есть отношение объема алмаза в грануле к объему всей гранулы, выраженное в процентах. При этом за 100%-ную концентрацию условно принято объемное содержание алмаза, равное 0,25 единичного объема гранулы.
Проведенными в ТулНИГП исследованиями установлено, что для алмазного бурового инструмента коэффициент Г имеет диапазон значений Г=(50...400)%. Коэффициент гранулы задается в зависимости от физико-механических свойств буримых горных пород и геометрических параметров алмазов.
Применение гранулированных алмазов с оболочкой заданного диаметра, установленного на основе расчетной зависимости, обеспечивает их закономерное распределение в объеме матрицы коронки. Это позволяет повысить эффективность разрушения горной породы при бурении коронкой по всей площади забоя, в том числе при изменении концентрации объемных алмазов.
Вследствие того, что используют гранулированные алмазы, в оболочку которых зонально введены мелкие фракции алмазных зерен, диаметр которых составляет 0,10-0,15 диаметра алмазных зерен гранул, в значительной мере возрастает износостойкость алмазосодержащего слоя, улучшается его самозатачиваемость, повышается эффективность поражения им забоя и возрастает работоспособность алмазной коронки в целом.
При диаметре алмазных зерен мелких фракций меньше 0,1 диаметра алмазного зерна гранулы уменьшается эффективность разрушения горной породы ими, а при их диаметре большем, чем 0,15 диаметра алмазного зерна гранул, значительно снижается прочность удержания этих алмазных зерен в оболочке гранулы.
Таким образом, величина диаметра алмазных зерен мелких фракций, равная (0,10-0,15) диаметра алмазного зерна гранулы, является рациональной.
Благодаря тому что перед прессованием матрицы буровой коронки осуществляют термообработку гранул алмазов при температуре, равной (0,08-0,2) температуры спекания материала оболочки гранулы, и времени, равном (0,1-0,3) времени спекания материала оболочки гранулы, обеспечивается равномерная пропитка матрицы коронки, что обусловливает повышение работоспособности коронки.
В случае термообработки при температуре менее 0,08 температуры спекания материала оболочки гранулы и времени, равном менее 0,1 времени спекания материала оболочки, летучие компоненты пластификатора материала оболочки удаляются не полностью, что в дальнейшем затрудняет его качественную пропитку и приводит к снижению работоспособности коронки при бурении.
Если перед прессованием гранулы дополнительно термообрабатывают при температуре, равной более 0,2 температуры спекания материала оболочки гранулы, и времени, равном более 0,3 времени спекания материала оболочки, то происходит повышенное уплотнение материала оболочки гранулы, что затрудняет его качественную пропитку и приводит к снижению работоспособности коронки при бурении.
Способ осуществляется следующим образом.
Рассмотрим его осуществление на примере изготовления алмазной буровой коронки.
Предварительно готовят гранулированные алмазы с диаметром оболочки гранулы, определенным по предлагаемой расчетной зависимости, затем осуществляют термообработку гранул алмазов при температуре, равной (0,08-0,2) температуры спекания материала оболочки гранулы, и времени, равном (0,1-0,3) времени спекания материала оболочки гранулы. Перед прессованием матрицы алмазной буровой коронки в графитовую пресс-форму, геометрия которой представляет собой зеркальное отображение конфигурации рабочей части алмазной коронки, засыпают термообработанные гранулы алмазов, которые равномерно распределяются в пресс-форме, затем поверх гранул алмазов помещают подрезной и приварочный слои твердосплавной шихты. Прессуют матрицу коронки корпусом алмазной коронки, внутрь которого помещают медно-никелевую связку. Спрессованный инструмент нагревают на печи ТВЧ, происходит спекание матрицы инструмента, которое интенсифицируется благодаря предварительной термической обработке гранул алмазов и их плотной и равномерной упаковке в матрице после прессования и появлению жидкой фазы вследствие плавления материала связки. Происходит процесс увеличения прочности межчастичного (контактного) сцепления, а жидкая фаза при этом приводит к возникновению дополнительных явлений: смачивания твердой фазы жидкостью, частичного растворения твердых компонентов жидкостью с последующей кристаллизацией твердых частиц из образующегося раствора. Это приводит к образованию компактного и прочного сплава с высоким качеством удержания алмазов в матрице.
Затем инструмент охлаждают и подвергают механической обработке.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается: в повышении: стойкости алмазных коронок на 40-50% и увеличении механической скорости бурения в 1,3-1,5 раза по сравнению с использованием стандартного инструмента.
Claims (3)
1. Способ изготовления алмазных буровых коронок, включающий использование гранулированных алмазов с оболочкой, прессование и спекание матрицы буровой коронки, отличающийся тем, что используют гранулированные алмазы с диаметром оболочки dГ, определенным по формуле
где К - коэффициент усадки материала оболочки гранулы алмаза при прессовании матрицы, К=0,45...0,56;
da - диаметр алмазного зерна, м;
А - коэффициент пропорциональности, А=400%;
Г - коэффициент гранулы, Г=(50...400)%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют гранулированные алмазы, в оболочку которых зонально введены мелкие фракции алмазных зерен, диаметр которых составляет 0,10-0,15 диаметра алмазных зерен гранул.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед прессованием матрицы буровой коронки осуществляют термообработку гранул алмазов при температуре, равной (0,08÷0,2) температуры спекания материала оболочки гранулы, и времени, равном (0,1-0,3) времени спекания материала оболочки гранулы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101265/02A RU2314908C2 (ru) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | Способ изготовления алмазных буровых коронок |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101265/02A RU2314908C2 (ru) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | Способ изготовления алмазных буровых коронок |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006101265A RU2006101265A (ru) | 2007-07-27 |
| RU2314908C2 true RU2314908C2 (ru) | 2008-01-20 |
Family
ID=38431453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006101265/02A RU2314908C2 (ru) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | Способ изготовления алмазных буровых коронок |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2314908C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449880C1 (ru) * | 2008-03-21 | 2012-05-10 | Сэнт-Гобен Керамикс Энд Пластикс, Инк. | Фиксированные абразивные изделия с использованием покрытых абразивных частиц |
-
2006
- 2006-01-16 RU RU2006101265/02A patent/RU2314908C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. /Под ред. В.Н.Бакуля. - М.: Машиностроение, 1975, с.268-272. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449880C1 (ru) * | 2008-03-21 | 2012-05-10 | Сэнт-Гобен Керамикс Энд Пластикс, Инк. | Фиксированные абразивные изделия с использованием покрытых абразивных частиц |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006101265A (ru) | 2007-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2594037C (en) | Impregnated material with variable erosion properties for rock drilling and the method to manufacture | |
| US7553344B2 (en) | Shaped thermally stable polycrystalline material and associated methods of manufacture | |
| US9566688B2 (en) | Insert for an attack tool, method for making same and tools incorporating same | |
| EP2276610B1 (en) | Method for forming aggregate abrasive grains for use in the production of abrading or cutting tools | |
| US8052765B2 (en) | Contoured PCD and PCBN for twist drill tips and end mills and methods of forming the same | |
| US20090283335A1 (en) | Impregnated drill bits and methods of manufacturing the same | |
| ZA201101040B (en) | Composite cutter substrate to mitigate residual stress | |
| CN104875132A (zh) | 钎焊超硬磨料工具的制备方法及钎焊超硬磨料工具 | |
| CN108527176A (zh) | 一种新型金刚石工具的生产方法 | |
| JP2012516241A (ja) | 充填剤として植物の種子鞘を有する砥石および該砥石の製造法 | |
| RU2314908C2 (ru) | Способ изготовления алмазных буровых коронок | |
| WO2009013717A2 (en) | Encapsulated material | |
| RU2594923C2 (ru) | Шлифовальный инструмент для обработки хрупких материалов и способ изготовления шлифовального инструмента | |
| US9321150B2 (en) | Aggregate abrasives for abrading or cutting tools production | |
| RU2650459C1 (ru) | Структурированный алмазный инструмент и способ его изготовления | |
| CA2660803C (en) | Intermediate product for use in the production of abrading or cutting tools | |
| CA1336387C (en) | Rod for applying hard surfacing to a surface and method of making same | |
| CN110125827A (zh) | 一种新型金刚石工具的生产工艺 | |
| RU2216435C1 (ru) | Способ изготовления алмазных режущих элементов | |
| JPS62105911A (ja) | 硬質ダイヤモンド塊体およびその製造方法 | |
| US20170247951A1 (en) | Polycrystalline diamond cutting elements with modified catalyst depleted portions and methods of making the same | |
| RU2296727C2 (ru) | Способ получения композиционных материалов на основе сверхтвердых частиц для изготовления режущих элементов | |
| SU990418A1 (ru) | Способ изготовлени алмазного инструмента | |
| RU2136479C1 (ru) | Материал матриц алмазного и абразивного инструментов и способ его изготовления | |
| RU961281C (ru) | Способ получени поликристаллического алмазсодержащего материала |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120117 |