SU1110888A1 - Способ изготовлени алмазной буровой коронки - Google Patents

Способ изготовлени алмазной буровой коронки Download PDF

Info

Publication number
SU1110888A1
SU1110888A1 SU823407605A SU3407605A SU1110888A1 SU 1110888 A1 SU1110888 A1 SU 1110888A1 SU 823407605 A SU823407605 A SU 823407605A SU 3407605 A SU3407605 A SU 3407605A SU 1110888 A1 SU1110888 A1 SU 1110888A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
diamond
profile
crown
point
pressing
Prior art date
Application number
SU823407605A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Нухимович Лившиц
Александр Николаевич Ивженко
Александр Александрович Бугаев
Роберт Константинович Богданов
Татьяна Петровна Титова
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср
Priority to SU823407605A priority Critical patent/SU1110888A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1110888A1 publication Critical patent/SU1110888A1/ru

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОЙ БУРОВОЙ КОРОНКИ, включающий укладку |Смеси алмазных зерен с наполнителем и св зукщим материалом в пресс-форму, профиль которой соответствует торцовому профилю коронки, прессование корпусом коронки с одновременным нагревом до жидкотекучего состо ни  св зующего материала или с последующей пропиткой, выдержку и охлаждение, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  эксплуатационной стойкости коронки путем получени  алмазоносного рабочего сло , обладающего заданной износостойкостью по ширине, торец корпуса дл  прессовани  имеет фасонный профиль, высота каждой t-и точки которого равна разности величин усадки алмазоносного сло  в процессе прессовани  в сечени х, параллельных оси коронки и проход щих через i-ую точку и точку профил  с минимальной высотой, при этом величина усадки в i-м сечении профил  определ етс  по формуле 1,-H.-.1VV(VM , -,. ч,.н, где Ь и Ьц - величина усадки алмазоносного сло  в процессе прессовани  в i-м сечении и сечении, про (О ход щем через точку про фил  с Минимальной выС сотой-, а с wJ - требуема  износостойкость to. и материала матрицы в тех же сечени х; Н. и Нд - начальна  высота алмазоносного сло  до прессовани  в тех же сечени х с учетом профил  графите00 00 00 пластовой форм1)1.

Description

Изобретение относитс  к технологи изготовлени  алмазного абразивного инструмента, а именно к технологии изготовлени  импрегнированных алмазных геологоразведочных коронок. Известен способ изготовлени  алмазных буроЬйК коронок методом холодного прессовани  матриц с последующей их пропиткой. Сущность метода заключаетс  в формовании алмазосодер жащей матриф в специальной разборной стальной или графитовой прессформе , прессовании или давлении око 1 тс/см и посдедующей пропитке мат рицы пропиточным материалом в электр печах с восстановительной средой с одновременной припайкой ее к стально му корпусу коронки. При охлаждении коронки расплавленный металл затвердевает и цементирует матрицу. Матриц алмазных коронок при данной технологии имеют твердость, измер емую от 10-15 до 30-45 НВС ij. Однако буровые коронки, изготавливаемые по этому способу имеют ограниченный срок службы из-за неравномерного износа алмазоносной матрицы в процессе бурени , вызываемого различным распределением возникающих напр жений по ширине матриць. Способ не позвол ет получить алмазные буровые коронки, обладающие пере менной, наперед заданной и требуемой износостойкостью рабочего сло  по ширине. Кроме того, способ характери зуетс  невозможностью изготовлени  алмазных импрегнированных коронок с развитыми геометрическими формами, например с клиновидной, ступенчатой и другими формами алмазоносной матрицы , так как этот способ не обеспечивает получение матрицы сложной формы, обладак цей одинаковой твердостью и, износостойкостью во всех ее участках из-за не одинаковой степени сжати  алмазоносной смеси корпу сом с ровным торцом в процессе прессовани . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату  вл етс  способ изгото лени  алмазной буровой коронки, вклю чающий укладку смеси алмазных зерен с наполнителем и св зующим материало в пресс-форму, профиль которой соответствует торцовому профилю коронки, прессование корпусом коронки с одновременным нагревом до жидкотекучего состо ни  св зующего материала или с последующей пропиткой, выдержку и охлаждение . Недостатком этого способа изготовлени  алмазных буровых коронок  вл етс  ограниченный срок службы алмазоносных матриц из-за неравномерного их износа в процессе бурени , так как способ не позвол ет получать алмазоносные матрицы с переменной, наперед заданной и требуемой, износостойкостью по ширине. Необходимость создани  алмазного бурового инструмента, обладающего различной износостойкостью по щирине алмазоносного сло , вытекает из анализа результатов отработки больщого количества серийно выпускаемых алмазных буровых коронок, оснащенных как природными, так и синтетическими алмазами. Статистические данные свидетельствуют , что большое число алмазных буровых коронок преждевременно выходит из стро  по причине аномального (одностороннего) износа алмазоносного сло , причем преобладающим  вл етс  износ коронок по внутренней части матричного кольца при бурении трещиноватых горных пород . Таким образом, дл  успешного бурени  трещиночатых горных пород необходимо создать алмазную буровую коронку, алмазоносна  матрица которой была бы более износостойкой со стороны внутреннего диаметра. Цель изобретени  - увеличение эксплуатационной стойкости коронки путем получени  алмазоносного ра бочего сло , обладающего заданной изностойкэстью по ширине торца матрицы . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  алмазной буровой коронки, включающему укладку смеси алмазных зерен с наполнителем и св зующим материалом в пресс-форму, профиль которой соответствует торцовому профилю коронки, прессование корпусом коронки с одновременным нагре- вом до жидкотекучего состо ни  св зующего материала или с последукнцей пропиткой., выдержку и охлаждение, торец корпуса дл  прессовани  имеет фасЪнный профиль, высота каждой i-й точки которого равна разности величин усадки алмазоносного сло  в процессе прессовани  в сечени х. параллельных оси коронки и проход щих через 1-ую точку и точку профи л  с минимальной.высотой, при этом величина усадки в ч-м сечении профил  определ етс  по формуле .-Н ) U);H. где It и ho- величина усадки алмазоносного сло  в процессе прессова и  в i-м сечении и сечении, проход щем через точку Про фил  с минимальной высо той; uJ- и ш.- требуема  износостойкость материала натрицы в. тех же сечени х: Н- и H(j -начальна  высота алмазоносного сло  до прессовани  в тех же сечени х с учетом профил  графитопластивой формы. На фиг.1 показан корпус и алмазосодержаща  шихта в графитовой форме положение до прессовани ; на фиг.2то же, в момент прессовани  и нагрева , на фиг.З - схема изготовлени  алмазной буровой коронки с развитыми геометрическими формами алмазоносной матрицы, имеющей форму одностороннего клина, обращенного вершиной к кернообразующей части и имеющей переменную, наперед заданную, износо стойкость по ширине. Сущность способа заключаетс  в то что дл  прессовани  алмазных матриц буровых коронок методом гор чего пре совани  примен ют стальной корпус 1, торцова  часть 2 которого имеет фасонный профиль,при этом участок торца .корпуса, под которым требуетс  получить более износостойкую матрицу должен иметь превышение по отношению к участку с менее износостойкой матрицей. Алмазоносную смесь 3 с твердосплавным наполнителем и легкоплавким пропитывающим материалом помещают в графитовую форму 4. В процессе нагрева и прессовани  алмазоносной смеси 3 прин тым корпусом 1 в зависимости от его профил  происходит различное изменение высоты алмазоносной смеси 3 относительно его первоначального положени  5, т.е.. проис ходит уплотнение алмазоносной смеси с различной степенью сжати . В результате этого под выступающей частью торца корпуса образуетс  участок алмазоносного сло , обладающий более высокой концентрацией алмазов. Так как прессование матрицы производитс  с одновременным -нагревом смеси до жидкотекучего состо ни  св зующего материала, то происходит его перераспределение , т.е. выдавливание части св зук цего материала из более сжатого в менее сжатый объем, обеспечива  тем самым получение соответственно участков с большей и меньшей твердостью. Таким образом, участок матрицы, обладающий более высокой концентрацией алмазов и более высокой твердостью ,  вл етс  и более износостойким по отношению к менее сжатому участку, причем износостойкость и степень сжати  находитс  в пропорциональной зав1|симости. В конечном результате, примен   различные варианты профил  торца корпуса коронки и тем самым обеспечива  различнзпо степень сжати  алмазоносной смеси на различных участках, возможно получение алмазных буровых коронок, обладающих переменной, наперед заданной, износостойкостью по щирине алмазоносной матрицы. Решение задачи сводитс  к определению величины превьш1ени  выступающих участков на торце корпуса, а эти превьш1ени  должны соответствовать разности величины усадки алмазойоснрго сло  в процессе прессовани . Величина усадки алмазоносного сло  h- и требуема  износостойкость u). в любом i -ом сечении профил  Наход тс  в следующей зависимости u)H.(H,-l.,) де 1i и - величина усадки алмазной смеси в.процессе прессовани  в i-M сечении и сечении , проход щем через течку профил  с минимальной высотой, мм; U). и требуема  изностойкость материала матрицы в тех же ceчeни x отн.ед. и д - начальна  высота алмазоносного сло  до прессовани  в тех же сечени х с учетом профил  графитопластовой формы,мм. Таким образом, исход  из конструк тивных размеров алмазной буровой коронки и задава сь требуемым соотношением величин износостойкости различных участков алмазоносной матрицы наход т соответствующие величины усадки алмазоносной смеси в процессе прессовани  и затем определ ют профиль торца корпуса. Пример. Необходимо изготовит алмазную импрегнированную буровую ко ронку 0 76 мм, матрица которой имеет форму одностороннего клина с вершиной , имеющей угол 45 и обращенной к внутренней, кернообразующей части коронки, причем износостойкость матр цы, например стандартна  с внешней стороны, должна равномерно увеличиватьс  по всей ширине от внешней до внутренней поверхности матричного кольца и отношение ее крайних значений должно быть равным 1:1,5,т.е. износостойкость матрицы со стороны внутреннего диаметра должна быть в 1,5 раза вьппе, чем со стороны наружного . Высота алмазного сло  в гот вом изделии с внешней стороны должна быть не менее 3 мм, ширина матричног кольца 9 мм. 1 Поставленна  задача может быть решена способом изготовлени  алмазных буровых коронок методом гор чего прессовани  с использованием корпуса, торцова  часть которого выполнена в виде усеченного конуса (см.фиг.3). Дл  изготовлени  корпуса коронки с таким торцом, обеспечивающим получение требуемого соотношени  износостойкостей участков матрицы, необходимо.определить величину превьш1ени  вершины наиболее высокой точки А относительно точки профил  с наименьшей высотой - относительно внешней точки профил  С. Так как величина превьш1ени  в данном случае равна разности величин усадки алмазоносной смеси в процессе пресовани  в крайних точках, необходимо определить их значени  по приведенной выше зависимости 1,, Н.где tr- величина усадки алмазной сме си в процессе прессовани  в сечении профил , проведен I ном через точку А параллель оси вращени  коронки to же, в сечении профил , проведенном параллельно оси вращени  коронки через точку С с минимальной высотой. Ее значение определ ют из следующих соображений. Высота алмазного сло  в готовом изделии должна быть не менее 3 мм со стороны наружного диаметра, матрица должна быть стандартной , т.е. ее твердость должна быть равна 20-25 единиц НРС. Дл  выполнени  этих требований согласно технологии изготовлени  алмазных изделий указан«ым сЛособом начальна  высота алмазоносной смеси до прессовани  должна быть на АО-45% больше, чем высота алмазного сло  в готовом изделии, что составл ет величину усадки равной 3,0x43% 1,3 мм и) И сОр- требуема  наибольша  и наименьша  износостойкость материала матрицы, выраженна  соотношением 1,5:1; и Hjj- начальна  высота алмазоносного сло  до прессовани  в тех же сечени х Нр ,,3+3,,3 мм Н.- значение увеличиваетс  за счет углублени  профил  графитопластовой формы на 9 мм и равно Н. Н,+9,,3+9,,3 мм ) 13,з-15Пг35 S--wr 1,5х ( 4,3-1,3) 7,1 мм. х4,3 Величина превышени  вершины конуса А относительно его основани  составл ет ,1-1,,8 мм, что соответствует углу ВАС, равному 58 . Таким образом, необходимо исользовать корпус буровой коронки с торцовой частью, выполненной н пил усеченного конуса с вершиной, .имеющей угол 116°. R дальнейшем все операции производ т в соответствии с технологией изготоплеки  алмазных буровых коронок методом гор чего прессовани . Алмазоносную смесь, сос то щую из алмазных зерен, гранулированных твердосплавным наполнителем и порошком легкоплавкого св зующего материала, помещают в графитопластовую форму, укладьгеают подрезные элементы и приварочный слой. Затем уста навливают корпус буровой коронки с торцом в виде, усеченного конуса и производ т нагревание пресс-формы и наход щейс  в ней алмазоносной смеси током- высокой частоты до 1180°С с одновременным сжатием на гидравлическом прессе с усилием Р 100 «ГС/см . После окончани  операции пресс-форма охлаждаетс  и коро ка поступает на механическую обработ ку. Предлагаемый способ позвол ет устранить некоторые недостатки изготовлени  алмазных коронок методом холодного пpeccoвaни J одним из недостатков указанного способа  вл етс  невозможность изготовлени  импрегнированных алмазных буровых коронок с развитыми геометрическими формами алмазной матрицы, например с клиновидной ступенчатой и другими сложными формами, обладающих высокой износостойкостью выступающих элемен тов матрицы. В существующих типах алмазных импрегнированных буровых коронок с развитыми геометрическими формами типа БСМ, БСТ, БСБ -ССК в процессе отработки происходит повышенный износ выступающих элементов режущей части матрицы, вследствие чего тер ютс  их конструктивные преимущества и эффективность. Основна  причина такого аномального износа выступающих элементов матрицы заключаетс  в том, что в процессе холодного прессовани  алмазоносна  смесь имеет способность сжиматьс  до определенной величины, определ емой конкретным значением пористости. Поэ тому алмазоносна  смесь, наход ща с  в графитовой форме со сложной конфигурацией , спрессовываетс  ровным корпусом с неодинаковой степенью сжа ти , и наиболее высокие и выступающи части алмазоносной матрицы оказывают I 1 с  недопрессо1 аниыми по отношению к максимально спрессованпьм низким участкам. Недопрессовка отдельных участков матрии. приводит к снижению концентрации алмазон и твердости, т.е. к снижению износостойкости этих участкоп по отношению к нормально спрессованным. Предлагаемый способ позвол ет устраршть указанный недостаток путем использовани  ;гл  прессовани  матрицы коронки корпуса с фасонньгм профилем торцовой части и изготовл ть способом холодного прессовани  алмазные 1тмпрегнированные буровые коронки с развитыми геометрическими формами режущей части, обладающей высокой износостойкостью всех элементов матрицы. Решение задачи в этом случае производитс  аналогичным образом, что и при гор чем прессовании , путем определени  формы и размеров фасонного профил  торца корпуса буровой корон1:и. Значени  износостойкости UJ. и ш , вводимые при этом в напр жение, принимаютс  равными на всех участках и их отношени  должны равн тьс  единице. Получение высокой износостойкости матрицы всех ее элементов в этом случае достигаетс  прессованием алмазоносной смеси специальным корпусом с одинаковой степенью сжати , что обеспечивает получение высокой твердости матрицы и одинаковой концентрации алмазов во всех ее участках . Дл  производственных испытаний изготовлены по предлагаемому способу две партии опытных коронок типа БСТ 9 76 мм, отличающихс  по конструкции корпуса - одна парти  с ровным торцом корпуса, друга  с фасонным, выполненнь1м в виде усеченного конуса с углом при вершине ... В результате проведенных испытаий определено, что обща  проходка на коронку с фасонным профилем торца корпуса выше на 38% по сравнению с коронками с ровным торцом корпуса. ри этом износ профил  матрицы этих оронок происходит более равномерно о всему объему с сохранением клиноидной i формы, в то врем  как в баовых коронках происходит увеличеный износ выступакицей части с постеенным закруглением торца коронки.

Claims (1)

  1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОЙ БУРОВОЙ КОРОНКИ, включающий укладку .смеси алмазных зерен с наполнителем и связующим материалом в пресс-форму, профиль которой соответствует торцовому профилю коронки, прессование корпусом коронки с одновременным нагревом до жидкотекучего состояния связующего материала или с последующей пропиткой, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью увеличения эксплуатационной стойкости коронки путем получения алмазоносного рабочего слоя, обладаю. щего заданной износостойкостью по ширине, торец корпуса для прессования имеет фасонный профиль, высота каждой j-й точки которого равна разности величин усадки алмазоносного слоя в процессе прессования в сечениях, параллельных оси коронки и проходящих через i-ую точку и точку профиля с минимальной высотой, при этом величина усадки в ΐ-м сечении профиля определяется по формуле ( где <, -н и h0 - величина усадки алмазоносного слоя в процессе прессования в i-м сечении и сечении, проходящем через точку профиля с Минимальной высотой·, и>.и ~ требуемая износостойкость g материала матрицы в тех
    Н. и Но же сечениях;
    начальная высота алмазоносного слоя до прессо- вания в тех же сечениях с учетом профиля графитопластовой формы.
    >
SU823407605A 1982-03-12 1982-03-12 Способ изготовлени алмазной буровой коронки SU1110888A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823407605A SU1110888A1 (ru) 1982-03-12 1982-03-12 Способ изготовлени алмазной буровой коронки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823407605A SU1110888A1 (ru) 1982-03-12 1982-03-12 Способ изготовлени алмазной буровой коронки

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1110888A1 true SU1110888A1 (ru) 1984-08-30

Family

ID=21001236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823407605A SU1110888A1 (ru) 1982-03-12 1982-03-12 Способ изготовлени алмазной буровой коронки

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1110888A1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534164C1 (ru) * 2013-07-18 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук Способ изготовления алмазной буровой коронки
RU2537343C2 (ru) * 2008-12-31 2015-01-10 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Формование буровых долот с использованием методов пропитки
RU2543001C2 (ru) * 2009-11-16 2015-02-27 Варель Ероп С.А.С. Компенсационные канавки для нейтрализации расширения во время пропитки
RU2580264C1 (ru) * 2014-09-19 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук Способ пропитки алмазосодержащих брикетов легкоплавкими металлами и сплавами
RU226833U1 (ru) * 2024-04-09 2024-06-25 Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОДРИЛЛТЕХ" Алмазная буровая коронка

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1-. Исаев М.И. Технический прогресс и новые достижени в колонковом бурении. М., Недра, 1976, с.87-90. г. же, с.90-91 (прототип). *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537343C2 (ru) * 2008-12-31 2015-01-10 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Формование буровых долот с использованием методов пропитки
RU2543001C2 (ru) * 2009-11-16 2015-02-27 Варель Ероп С.А.С. Компенсационные канавки для нейтрализации расширения во время пропитки
RU2534164C1 (ru) * 2013-07-18 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук Способ изготовления алмазной буровой коронки
RU2580264C1 (ru) * 2014-09-19 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук Способ пропитки алмазосодержащих брикетов легкоплавкими металлами и сплавами
RU226833U1 (ru) * 2024-04-09 2024-06-25 Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОДРИЛЛТЕХ" Алмазная буровая коронка

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0257869B1 (en) Cutting element with wear resistant crown
US5932508A (en) Manufacture of a metal bonded abrasive product
EP0156235B1 (en) Multi-component cutting element using consolidated rod-like polycrystalline diamond
US4274769A (en) Impregnated diamond drill bit construction
US3885637A (en) Boring tools and method of manufacturing the same
CN110453128B (zh) 一种宏观梯度硬质合金锥形柱齿及其制备方法
WO2020127625A1 (de) Verfahren zur herstellung eines bearbeitungssegmentes für die trockenbearbeitung von betonwerkstoffen
DE3204276A1 (de) Diamantbelag mit poroeser innenschicht fuer trennscheiben
SU1110888A1 (ru) Способ изготовлени алмазной буровой коронки
CN110408828B (zh) 一种人造金刚石钻头材料及其钻头、生产工艺
US2999309A (en) Composite metal article and method of producing
CN101569903B (zh) 实现金刚石在刀头中定向有序排布的方法
US2950523A (en) Cutting tool and method of making
CN113445929A (zh) 强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头及其制造方法
CN103015903B (zh) 添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头的制造方法
US1996598A (en) Abrading tool
EP0213434A1 (en) Diamond pin for the production of diamond wire for cutting stone materials, and wire produced with such pins
US1950355A (en) Improved cutting and forming tool and wearing surface
RU2049655C1 (ru) Способ изготовления алмазного инструмента
CN101748972A (zh) 一种金刚石钻头及其制造方法
US1557670A (en) Method of making brake shoes
CN206938041U (zh) 一种整体式金刚石圆锯片冷压机
CN107470587A (zh) 一种挤压辊的制备方法
RU170778U1 (ru) Абразивный инструмент
CN110173218A (zh) 一种预成型熔浸式孕镶金刚石钻头及其制备方法