Коронки с резцами из твердого сплава (твердосплавные коронки)

Твердый сплав и формы резцов для твердосплавных коронок.

Материал, из которого изготавливаются резцы буровых коронок, должен обладать, прежде всего, повышенной твердостью и соответственной износостойкостью, а также высокой прочностью на сжатие и на изгиб и быть не очень дорогим. Таким требованиям отвечает широко распространенный металлокерамический вольфрамокобальтовый твердый сплав, обозначаемый индексом ВК, (ранее он назывался «Победит»). В некоторых учебниках и справочниках употребляется термин "спеченный сплав", на наш взгляд правильнее термин «металлокерамический». Кстати термин «сплав» здесь применяется условно, поскольку металлокерамика не сплав, а состоит из твердых зерен карбида вольфрама связанных расплавленным кобальтом. Зерна карбида вольфрама обладают высокой твердостью и износостойкостью, а кобальт, связывая зерна, придает «сплаву» прочность и упругость. Количество кобальта в процентах определяет марку сплава - чем меньше кобальта (и соответственно больше твердых зерен вольфрама), тем слав тверже, но и менее прочен на скол. Выпускаются сплавы от ВК3 до ВК25. Для условий бурения, где важны как твердость и износостойкость, так и прочность применяют сплавы ВК6 и ВК8. Эти сплавы имеют твердость по НRC ≈ 88 и предел прочности при изгибе ≈ 1400 – 1600 МПа.

Еще одно очень важное для бурового инструмента свойство – теплопроводность и теплостойкость. Хотя в некоторых источниках утверждается, что твердый сплав обладает хорошей теплопроводностью, это не совсем так - его теплопроводность в 3 – 4 раза ниже теплопроводности алмаза и при высоких скоростях вращения коронки в твердых породах рабочая кромка резца раскаляется за счет трения, не успевает охлаждаться и «сгорает». С ростом температуры прочность и износостойкость резко снижаются за счет плавления более легкоплавкого кобальта. Существует «критическая температура», при которой катастрофически возрастает износ – для ВК6 она ≈ 600^о С. Зависимости интенсивности изнашивания твердосплавных резцов от параметров режима бурения, вызывающих тепло за счет трения (окружной скорости и осевой нагрузки) показаны на рис. 17 а и б.

а б

Рис. 17.

Для бурения в различных породах от I до VIII категорий по буримости, малоабразивных и абразивных, монолитных и трещиноватых применяются различные типы и конструкции коронок с твердосплавными резцами – 12 разновидностей. Соответственно для армирования коронок применяются различные формы пластинок твердого сплава, приведенные в табл. 2

Таблица 2.

Шифр	Форма и размеры пластины	В каких коронках применяются
Г5303
247/3		М5
Г5107		СМ4, СТ2.
Г5108		СМ5, СМ6, СА4, СТ2
Г5106		СА5, СА6
Г5109		СА4
?	19/5 мм	М6.
Спец.		СМ9
?		КТ-1