Claims (2)
20 нистостью менее зернистости сплава рабочей головки. Рабоча головка может быть выполнена из спеченного твердого сплава в 3-8 веб. % кобальта, размеры основной массы карбидных зерен составл ют 2-5 мкм. Цилиндрическа часть вставки вьшопнена из твердого сплава с 15-25 веЬ. % железогзрикелевой св зки при отношении Fe- Wi 65:35 - 85:15 с величиной кар бидных зерен 1-2 мкм,На фиг. 1 представлена предлагаема вставка сферической формы, общий вид; на фиг. 2 - то же, клиновидной формы. Вставка включает рабочую головку 1 Я иллиндрическую часть 2. Рабоча головка выполнена Из твердого сплава на основе карбида вольфрама, содержащего 3-8% Со, что обеспечивает ее высокую твердость (88-90HRА). Повьпиение концентрации кобальта приводит к снижению твердости и ИЗНОСОСТОЙКОСТИ рабочей головки. . Цилиндрическа часть, выполненна из твердого сплава с железо-нике ревой св зкой, обладает повышенной прочностью и ударной в зкостью ( 2ООкГ/м Qj 7/1,2 кГм/QM), если концентраци св зки составл ет не менее 15%, а от- ношение железа к никелю находитс в пределах 65:35-85:15. При уменьшении содержани св зки прочность и удар на в зкость цилиндрической части.встав ки не превышает соответствующих свойств стандартных .вставок ( бит,: 200кГ/ Дц 1 кЕм/см). Нецелесообразно при мен ть св зку, в которой отношение железа к никелю менее 65:35 или более 85:15, поскольку при такой концентрации компонентов снижаютс прочностные свойства цилиндрической части вставки и увеличиваетс число поломок вставок при эксплуатации. D Вставка, цилиндрическа часть которой выполнена из твердого сплава, содержащего более 25% железо-никелевой св зки, а рабоча головка - из твёрдого сплава с.содержанием кобальта менее 3%, обладает низкими эксплуатационными свойствами, что св зано с расслаиванием двухслойных заготовок уже при спекании за счет существенной разгшцы в коэффициентах усадки. Если основна масса карбидных зерен в рабочей головке вставки имеет размеры менее 2 мкм, а в цилиндрической части более 2 мкм, .при спекании происходит полное выравнивание концентрации св зки по сечению двухслойной заго товки, при этом не обеспечиваетс доста точна .твердость и износостойкость рабочой части вставки. Дл обеспечени требуемых прочностных свойств цилиндрическа часть вставки должна, в основном , содержать карбидные зерна с размером 1-2 мкм. Использование более мелкозернистых сплавов приводит к снижению эксплуатационной прочности. Размеры карбидных зерен в головке зубка должны составл ть 2-5 мкм. При более крупном зерне износостойкость зубка снижаетс . Пример.. Изготавливаютс двухслойные шарошечные вставки форм Г 262 9, Г2659, Г2661 по ГОСТ 880-75. Дл изготовлени рабочей головки вставки используют твердосплавную смесь ВК4ВК, содержащую 4% Со, остальное - карбид вольфрама. Дл изготовлени цилиндрической основы примен ют смесь, содержащую 20% железо-никелевой св зки при отношении Fe : N-i 80:20, остальное - карбид вольфрама. Размеры основной массы карбидных зерен в рабочей головке спечен .ной вставки составл ют 2-5 мкм, а в цилиндрической части - 1-2 мкм. При спекании происходит.обогащение рабочей головки вставки железом и никелем и обеднение ее кобальтом, поэтому спеченные издели характеризуютс непрерывным изменением концентрации компонентов св зки, что обеспечивает требуемые механические и эксплуатационные свойства. Спеченные вставки имеют в цилиндрической части твердость 85, 8 HRA, а в рабочей головке - 88 ША. П р и м е р 2. Провод тс опытнопромышленные испытани шарошечных долот 2Р-2430КПВА, армированных цвухслойными твердосплавными вставками с полусферической формой породораз- рушающей вершины. Рабоча головка вставки изготавливаетс из спла.ва ВК8ВК, а цилиндрическа часть - из сплава ВЖН15 (we +15% железо-никелевой св зки при отношении Fe-Ni 80:2О). В шарошечном долоте двухслойными вставками армируютс только периферийные венцы шарошек. Испытани провод тс по амфиболо-биотитовым гнейсам и железистым кварцатам с коэффициентом крепости { 1О-12 и 12-14. Осева нагрузка на долото составл ет 25-27 т, скорость вращени долота 100 об/мин. Испытывают 3 долота. Проходка на долото составл ет 118, 181 и 106 м. Основной причиной иыхода долот из стро вл етс износ подшипниковой опоры с последующим заклиниванием шарошек. Твердосплавное вооружение оказываетс работоспособным по всем венцам шарошек и имеет незнаштельное количество поломок (до 5%). П р и м е р 3. Шарошечные долота 111 244,5 ОК-ПВ армируют двухслойными вставками 126 по ГОСТ 880-75. Рабоча головка вставки изготавливаетс из сплава ВК4ВК, а цилиндрическа часть - из.сплава ВЖН15 (15% железоникелевой св зки при отношении Fe: Ni 65:35). Дл сравнени берут аналогичное долото, армированное серийными зубками из сплава ВК8В. Вначале провод т отработку долот на стальном забое на стенде 3-525 СКВ СЮ. Нагрузка составл ет 28-30 тс скорость вращени - 85-90 об/мин. . Стойкость опытного долота составл ет 12,3 ч, а стойкость базового долота - 11,3 ч. Испытани прекращают по причине заклинивани одной из шарошек. Визуальный осмотр опытного долота показывает , что сколы двухслойных вставок по границе раздела слоев не наблюда ютс . Далее провод т сравнительные стендовые испытани долот при бурении карельского гранита ( 12-14). Параметры бурени : осева нагрузка - 24 тс, частота вращени - 95-97 об/мин. Долото , армированное .двухслойными вставками , и серийное долото при одинаковой проходке (25 м) имеют практически одинаковые показатели скорости (7,9 и 7,7 м/ч) и среднего износа зубков по высоте (0,35 и 0,36 мм соответственно П р и м е р 4. Долото, оснащенное двухслойными вставками ВКЗВК/ВЖН25 (25% железо-никелевой св зки при отношении F-e/Ni 80/2O), опробывают при кратковременном бурении гранита на различных режимах (нагрузка 28-29 и 24-25 тс, скорость вращени - 80 и 120 об/мин). И в этих бпытах ра(ботоспособность двухслойных вставок практически не отличаетс от работоспособности вставок из сплава ВК8В. На первом режиме бурени механичёска скорость проходки дл опытного долота составл ет 91%, а на втором режиме - 106% от скорости стандартного долота. Таким образом, пропеденные испытани позвол ют установить, что работо- способности, прочность и износостойкость двухслойных вставок наход тс на уровне соответствующих показателей зубков из сплава ВК8В. Применение двухслойных вставок, рабоча головка которых выполнена из твердого сплава с 3-8 вес, % кобальта. а цилиндрическа част. - из твердого сплава с 15-25 вес. % железо-никелевой св зки, обеспечивает значительную экономию дефицитных материалов (вольфрама и кобальта). Формула изобрете-ни 1. Породоразрушающа вставка .дл буровых долот, состо ща из цилиндрической части, запрессованной в корпус долота, и рабочей головки, имеющей сферическую или клиновидную форму, причем цилиндрическа часть и рабоча головка выполнены из неоднородных по составу и структуре твердых сплавов, отличающа с тем, что, с целью улучшени эксплуатационных свойств за счет повышени прочности и ударной в зкости цилиндрической части при одновременной экономии дефицитных металлов, рабоча головка выполнена из сплава с кобшштовой св зкой, а цилиндрическа часть из сплава с железо-никелевой св зкой с зернистостью, менее зернистости сплава рабочей головки, 2. Вставка по п. 1, о т л и ч а.ю:щ а с тем, что рабоча головка выполнена из твердого сплава с 3-8 вес.%. .кобальта, а цилиндрическа часть - с 15-25 вес.% железо-никелевой св зки при отношении Рб: Ni от 65:35-85:15. 3. Вставка по п. 1, отличающа с тем, что рабоча головка выполнена из твердого сплава с размером карбидных зерен 2-5 мкм, а цилиндрическа часть - 1-2. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 693000, кл. Е 21 С13/02, 1967. 20 Nostoy less grit alloy working head. The working head can be made of sintered hard metal in 3-8 web. % cobalt, the size of the main mass of carbide grains is 2-5 microns. The cylindrical part of the insert was made of hard alloy from 15-25. % iron-zinc bond with the ratio Fe-Wi 65:35 - 85:15 with the size of carbide grains 1-2 μm, FIG. 1 shows the proposed insertion of a spherical shape, a general view; in fig. 2 - the same, wedge-shaped. The insert includes a working head 1 I cylindrical part 2. The working head is made of hard alloy based on tungsten carbide, containing 3-8% Co, which ensures its high hardness (88-90HRA). The increase in the concentration of cobalt leads to a decrease in hardness and wear resistance of the working head. . The cylindrical part, made of a hard alloy with iron-binder, has high strength and toughness (2OOKG / m Qj 7 / 1.2 kgM / QM), if the concentration of the binder is not less than 15%, and - wearing iron to nickel is in the range of 65: 35-85: 15. When reducing the content of the bond, the strength and impact on the viscosity of the cylindrical part of the insert do not exceed the corresponding properties of standard inserts (bit,: 200 kg / Dz 1 kEm / cm). It is not advisable to change the bond in which the ratio of iron to nickel is less than 65:35 or more than 85:15, since at such a concentration of the components, the strength properties of the cylindrical part of the insert decrease and the number of failures of the inserts increases during operation. D An insert, the cylindrical part of which is made of a hard alloy containing more than 25% of an iron-nickel binder, and the working head is made of a hard alloy with a cobalt content of less than 3%, has low performance properties, which is associated with the delamination of two-layer blanks at sintering due to significant margins in shrinkage factors. If the bulk of the carbide grains in the working head of the insert has a size of less than 2 µm, and in the cylindrical part is more than 2 µm, during sintering, the concentration of the binder is fully equalized over the cross section of the two-layer preparation, while the hardness and wear resistance of the working part is not sufficient. inserts. To provide the required strength properties, the cylindrical part of the insert should mainly contain carbide grains with a size of 1-2 microns. The use of more fine-grained alloys leads to a decrease in operational strength. The sizes of carbide grains in the head of the insert should be 2-5 microns. With a larger grain, the wear resistance of the tooth is reduced. Example .. Two-layer roller inserts of forms G 262 9, G2659, G2661 according to GOST 880-75 are made. For the manufacture of the working head of the insert, a VK4VK carbide mixture containing 4% Co is used, the rest is tungsten carbide. For the manufacture of a cylindrical base, a mixture containing 20% of an iron-nickel bond with an Fe: N-i ratio of 80:20 is used, the rest is tungsten carbide. The dimensions of the main mass of carbide grains in the working head of the sintered insert are 2-5 µm, and in the cylindrical part - 1-2 µm. During sintering, the working head of the insert is enriched with iron and nickel and depleted of cobalt. Therefore, the sintered products are characterized by a continuous change in the concentration of the binder components, which provides the required mechanical and operational properties. The sintered inserts have a hardness of 85, 8 HRA in the cylindrical part, and 88 sha in the working head. EXAMPLE 2. Pilot tests of 2R-2430KPVA roller cone bits, reinforced with two-layer carbide inserts with a hemispherical shape of a rock-breaking top, are carried out. The insertion head is made of BK8KK alloy, and the cylindrical part is made of VZH15 alloy (we + 15% iron-nickel binder with a ratio of Fe – Ni 80: 2O). In the cone bit, only the peripheral rims of the cones are reinforced with double-layer inserts. Tests are carried out on amphibole-biotite gneisses and ferruginous quartz with a fortress ratio of {1 O-12 and 12-14. The axial load on the bit is 25-27 tons, the rotation speed of the bit is 100 rpm. Test 3 bits. The bit penetration is 118, 181 and 106 m. The main cause of bit failure is wear of the bearing support followed by jamming of the cones. Carbide armament turns out to be operable through all roundabouts and has a negligible amount of damage (up to 5%). PRI me R 3. Roller bits 111 244.5 OK-PV reinforced with double-layer inserts 126 according to GOST 880-75. The insertion head is made of BK4VK alloy, and the cylindrical part is made of VZH15 alloy (15% iron-nickel bond at the ratio Fe: Ni 65:35). For comparison, a similar chisel, reinforced with serial VK8B alloy teeth, is taken. First, drill bits on the steel bottom at stand 3-525 of the hard-ware CU. The load is 28-30 tf rotational speed - 85-90 rpm. . The durability of the test bit is 12.3 hours, and the durability of the base bit is 11.3 hours. The tests are terminated due to the jamming of one of the cones. A visual inspection of the test bit indicates that chipped double-layer inserts along the interface between the layers are not observed. Further, comparative bench testing of bits during the drilling of Karelian granite (12-14) is carried out. Drilling parameters: axial load - 24 ts, rotation frequency - 95-97 rpm. The bit, reinforced with double-layer inserts, and the serial bit with the same penetration (25 m) have almost the same indicators of speed (7.9 and 7.7 m / h) and average wear of the teeth in height (0.35 and 0.36 mm, respectively EXAMPLE 4. A chisel equipped with double-layer VKZVK / VZhN25 inserts (25% iron-nickel binder at the ratio Fe / Ni 80 / 2O) is tested during short-term drilling of granite in various modes (load 28-29 and 24- 25 tf, rotational speed - 80 and 120 rpm.) And in these bpta ra (the working capacity of two-layer inserts practically does not differ from of the VK8B alloy inserts. In the first drilling mode, the penetration rate for an experienced bit is 91%, and in the second mode - 106% of the standard bit speed. Thus, the peep test makes it possible to establish that the working capacity, durability and wear resistance double-layer inserts are at the level of the corresponding indicators of teeth made from VK8B alloy.The use of two-layer inserts, whose working head is made of hard alloy with 3-8 weight,% cobalt. and the cylindrical part. - from a firm alloy from 15-25 weight. The% nickel-iron bond provides significant savings on scarce materials (tungsten and cobalt). The claims of the invention are: 1. A rock-inset insert for drill bits consisting of a cylindrical part pressed into the bit body and a working head having a spherical or wedge-shaped shape, the cylindrical part and the working head being made of hard alloys of composition and structure, characterized in that, in order to improve the performance properties by increasing the strength and toughness of the cylindrical part while saving scarce metals, the working head is made of a cobalt alloy It is bonded, and the cylindrical part is made of an alloy with an iron-nickel bond with grit, less grit of the alloy of the working head, 2. The insert according to claim 1 is about that the working head is made hard alloy with 3-8 wt.%. cobalt, and the cylindrical part with 15-25 wt.% of the iron-nickel binder at the ratio of PB: Ni from 65: 35-85: 15. 3. The insert according to claim 1, wherein the working head is made of a hard alloy with a carbide grain size of 2-5 microns, and the cylindrical part is 1-2. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 693000, cl. E 21 C13 / 02, 1967.
2.Патент США № 4128136, .кл. 175-330, опублик. 1978.2. US patent number 4128136,. 175-330, published. 1978
//