Способ изготовления алмазного бурового инструмента Советский патент 1983 года по МПК B22F7/06 B24D3/06 B22F3/26 

(П

с

СПОСОБ ИЯ ОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНО О БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, включающий термообработку сшмаэов, рас- . кладку алмазов в пресс-форме-, засыпку шихтой матрицы, прессование и пропитку расплавам металла-связки,.о т л ичающ и и с я тем, что, с целью снижения потерь алмазного сырья, после прессования на матрицу наносят слой защитного покрытия толщиной 0,1-2,0 мм, a термообработку алмазов осуществляют после нанесения слоя защитного покрытия.

О)

сЬ

00

ffi Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления породоразрушающих алмазных буровых инструментов. Известен способ изготовления алмазного бурового инструмента, заключающийся в раскладке алмазов в пресс-форме, засыпке алмазов матричным материалом и спекании матрицы С1 J. Недостатком способа является не надежное закрепление алмазов в матрице, что снижает срок службы инструмента. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является способ изготовления алмазного бурового инструмента, заключающийся в термообработке алмазов пламенем ещети леновой горелки, раскладка алмазов в пресс-форме, засыпка шихтой матрицы, прессовании и пропитке расплавом металла-связки 2, Недостатком известного способа являются большие потери алмазного сырья, составляющие до 10% от первоначального веса сырья, поскол ку обработке подвергается вся поверхность алмаза, а не его рабочая часть. Целью изобретения является снижение потерь алмазного сырья. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления алмазного -бурового инструмен та, включающему термообработку алмазов, раскладку алмазов в прессформе, засыпку шихтой матрицы, пре сование и пропитку расплавом метал ла-связки, после прессования на матрицу наносят слой защитного покрытия толщиной 0,1-2,0 мм, а термообработку алмазов осуществляют после нанесения слоя защитного покрытия. Термообработка алмазов после прессования инструмента и нанесени защитного покрытия позволяет проводить обработку только рабочей по верхности алмаза, что значительно сокращает потери алмазного сырья. Термообработку алмазов осуществляют с использованием ацетиленовых горелок, лазера и других методов теплового воздействия. Толщина защитного покрытия определяется выпуском алмазов из .тела матрицы. Максимальный выпуск алмазов из тел матриц буровых коронок не превышает половины диаметра алмазов, так как при большем выпуске они не прочно удерживаются в теле матрицы Самые крупные алмазы, использующие в буровых коробках, имеют диаметр 1-5 мм. Исхбдя из выпvcкa алмазов, из тела матрицы выбирается толщина защитного покрытия, которая должна составлять 0,1-2,0 мм. В качестве, защитного покрытия используются термостойкие материалы, например графит магнезит, гексогональный нитрид бора. Пример 1 . Для изготовления буровой коронки диаметром 59 мм берут 10 кар необработанных алмазов зернистостью 1-2 шт/кар, раскладывают в лунки стальной прессформы, засыпают в матричную шихту из карбида вольфрама в количестве 120 г и прессуют при комнатной температуре. Спрессованную коронку с алмазами, выпущенными из тела матрицы на заданную величину 2,5 мм, извлекают из пресс-формы, покрывают защитным слоем графита, замешанного на силикатном клее, и приступают к термообработке алмазов. Высота защитного слоя (толщина) составляет около 2,0 мМо Производят термополирование алмазов с помощью ацетиленовой горелки при в течение 40 мин, а затем пропитывают матрицу медью при 1150°С, Потери алмазного сырья в коронке, изготовленнойпо предлагаемому способу, составляют 4,8% от первоначального веса сырья. Обработка алмазов лучом лазера осуществляется при 2000 С в течение 1,5 мин. Пример 2. Для изготовления буровой коронки диаметром 59 мм б&рут 8,5 кар необработанных алмазов зернистостью 8-12 шт/кар раскладывают по схеме в лунки стальной пресс-формы, засыпают матричную шихту из карбида вольФиама в количестве 120 г и прессуют при комнатной температуре. Спрессованную коронку с алмазами, выпущенными из тела матрицы на заданную высоту 0,8 мм, извлекают из пресс-формы, покрывают защитным слоем магнезита, замешанного на силикатном клее, и приступают к термообработке алмазов. Еысота защитного слоя (толщина) составляет около 0,3 мм при величине выпуска алмаза 0,8 мм. Производят термополирование алмазов с помощью ацетиленовой горелки при 1500°С в течение-30 мин, а затем пропитывают матрицы медью при 1150°С. Потери алмазного сырья в коронке, изготовленной по предлагаемому способу, составляют 3,5% от первоначального веса сырья. Обработка алмазов лучом лазера осуществляется при 2000 С в течение 1,2 мин. Пример 3 . Для изготовления буровой коронки диаметром 59 мм берут 7,6 кар необработанных алмазов зернистостью 12-20 шт/кар, раскладывают по схеме в лунки стальной пресс-формы, засыпают в матриц- ную шихту из карбида вольфрама в количестве 120 г и прессуют при комнатной температуре Спрессованну коронку с алмазами, вьтущенными из тела матрицы на заданную величину 0,5 мм, извлекают из пресс-формы .покрывают защитным слоем кубичес кого нитрида бора, замешанного на силикатном клее, и приступают к термообработке алмазов, -Высота защитного слоя составляет около 0,1 м при величине выпуска алмаза 0,5 мм. Производят термополирование алмазов с помощью ацетиленовой горелки, при 1500 в течение 20 мин, а затем пропитывают матрицу, медью при И50°С. Потери алмазного сырья в коронке, изготовленной по предлагаемому способу, составляют 2,8- % . от первоначального веса старья. Обработка алмазов лучом лазера осуществляется при 2000°С в течение 0,8-1,0. мин.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления бурового инструмента обеспечивает снижение потерь алмазного сырья в срс1внении с известным способом с 10 до 2,84,8%..

Буровые коронки, изготовленные предлагаемым способом, позволяют по0высить механическую скорость бурения до 3,02 м/ч и проходку на коронку до 13 мм в сравнении с серийными коронками (cKOpdcTb бурения 2,82 , проходка на коронку

5 10,8 мм).

Экономический эффект за счет экономии гшмазного сырья при изготовлении инструмента и повышении износостойкости инструмента в сравне0нии с известным способом составит ,1,16 млн руб-. в год