Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера
Influence of a material of a matrix on mechanical characteristics of a drilling mill is investigated. It is shown, that replacement of a standard material positively influences speed of milling of a drilling mill.
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21777 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера / А.В. Панов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 119-121. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859652774030999552 |
|---|---|
| author | Панов, А.В. |
| author_facet | Панов, А.В. |
| citation_txt | Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера / А.В. Панов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 119-121. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | Influence of a material of a matrix on mechanical characteristics of a drilling mill is investigated. It is shown, that replacement of a standard material positively influences speed of milling of
a drilling mill.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:35:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
119
УДК 622.24.057
А. В. Панов
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА МАТРИЦЫ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ
БУРОВОГО ФРЕЗЕРА
Influence of a material of a matrix on mechanical characteristics of a drilling mill is inves-
tigated. It is shown, that replacement of a standard material positively influences speed of milling of
a drilling mill.
Введение
Возрастающие объемы бурения разрабатываемых месторождений и разведка новых
при добыче углеводородных полезных ископаемых вынуждают компании - операторы ос-
ваивать глубокие (свыше 5000 м) скважины в породах средней твердости и повышенной аб-
разивности, что связано с повышенным риском. Наиболее распространенные осложнения
при строительстве скважин – обрыв колонны буровых труб или их прихват при цементации
обсадной колонны, падение на забой элементов бурового инструмента.
В качестве аварийного инструмента для ликвидации подобных осложнений исполь-
зуют кольцевые или забойные (торцевые) фрезера [1]. Кольцевые фрезера применяют для
освобождения колонны труб от прихвата обвалившейся породы или цементного камня и раз-
буривания замков в целях свободного извлечения колонны труб на дневную поверхность,
забойные – для полного удаления из скважины цемента и металлических остатков.
Конструктивно фрезера состоят из стального корпуса и режущего слоя. Режущий слой
представляет собой композит из твердосплавной крошки и металлосвязки на основе припоя
Л63 [2].
Металлосвязка служит для закрепления частиц твердого сплава, отведения теплоты,
своевременного вскрытия режущих элементов при бурении и удержания режущего слоя на
стальном корпусе.
Существенный недостаток фрезеров с описанным рабочим слоем состоит в том, что в
процессе работы металлосвязка, нагреваясь, шаржируется на стальную поверхность фрезе-
руемых изделий, образуя поверхность скольжения. В результате показатели работы фрезеров
были неудовлетворительными.
В целях повышения эффективности применения фрезеров в ИСМ НАН Украины были
проведены работы по совершенствованию бурового фрезерного инструмента, т. е. – ком-
плекс аналитико-экспериментальных работ по подбору материала связки (матрицы).
Оборудование, материалы и методы исследования
Наиболее распространенным материалом является латунь Л63. Основной его недос-
таток – слабое удержание режущей крошки из-за низкого предела прочности на срез, вслед-
ствие чего крошка вырывается из режущего слоя или вминается в него.
В качестве лабораторной модели для исследования влияния материала матрицы на
работоспособность фрезера использовали инструмент специальной конструкции (рис. 1),
состоящий из стального корпуса с крестовидными пазами. Такая конструкция позволяет при-
менять сменные лопасти для экспериментов с разными вариантами оснащения.
В качестве засыпки при пайке сменных лопастей использовали крошку дробленого
твердого сплава ВК8, изготовленную по стандартной для этого типа инструмента техноло-
гии, в качестве металлосвязки – серийно изготовляемую латунь Л63 и припой ЛНМц 60-9-5.
Лопасти с твердым сплавом запаивали на высокочастотной установке ЛЗ-107.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
120
Рис. 1. Внешний вид лабораторного фрезера с лопастями
Сравнительные характеристики припоев приведены в табл. 1.
Таблица 1. Сравнительные характеристики металлосвязок
Марка
припоя
Номер
технических
условий
Твердость,
НВ
Прочность
паяного шва
на срез σср,
МПа
Температура
плавления
припоя, С
Температура
пайки, С
Л63 48-21-5061-73 52 167 905 930
ЛНМц 60-9-
5 48-21-299-84 132 285 995 1040–1100
Процес пайки лопастей состоял из следующих стадий:
засыпка крошки в один слой с добавлением припоя (30 % общего необходимо-
го объема);
прогревание материала корпуса до температуры плавления припоя;
плавление припоя, растекание по поверхности лопасти и заполнение свободно-
го пространства между засыпкой;
добавление крошки до необходимого количества и пайка;
охлаждение и кристаллизация припоя.
После пайки лопасти подвергали дополнительной механической обработке для прида-
ния им необходимых размеров и плотного закрепления в корпусе.
Работы проводили на стенде для исследования бурового инструмента [3] при режи-
мах, указанных в табл. 2.
Таблица 2. Скорость фрезерования в зависимости от нагрузки, продолжительности фре-
зерования и угловой скорости вращения бурового инструмента
Марка и
тип крош-
ки
Марка
припоя
Угловая ско-
рость враще-
ния инстру-
мента, с-1
Продолжитель-
ность
фрезерования, ч
Нагрузка,
кН
Скорость
фрезерования,
м/ч
6 0,075
15 0,12 Л 63
40 0,2
6 0,1
15 0,3
ВК8 ло-
маный
ЛНМЦ
60-9-5
6,28 0,16
40 0,5
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
121
В качестве материала для фрезерования использовали бурильную трубу В - 114 х 9 -
Л (ГОСТ 631 - 75), которую закрепили в стальном коробе размером 0,5х0,5х0,5 м с помощью
цементного раствора.
Результаты
Полученые результаты исследований приведенны в табл. 2.
Как видим, при использовании припоя ЛНМц на всех режимах испытаний наблюдает-
ся тенденция к повышению скорости фрезерования в 2 раза и более. Это объясняется присут-
ствием в припое никеля и марганца, что положительно влияет на технологические свойства
режущего слоя, повышая его прочность и твердость. При визуальном осмотре лопастей после
испытаний не выявлено вырывов крошки твердого сплава из матрицы, что свидетельствует о
более надежном ее удержании (рис. 2), а значит, положительном влиянии на износостойкость
инструмента.
Рис. 2. Внешний вид лопастей с припоем ЛНМц
60-9-5 после отработки под нагрузкой 4 т
Приведеные результаты исследований целесообразно учесть при дальнейших работах
по усовершенствованию бурового фрезерного инструмента.
Выводы
1. Установлено, что скорость фрезерования образцов запаянных припоем ЛНМц 60-9-5 в
2 – 2,5 раза выше, чем припоем Л 63.
2. Лопасти, запаянные припоем ЛНМц 60-9-5, исключают трещины и сколы.
3. Припой ЛНМц 60-9-5 рекомендуется использовать в буровом фрезерном инструмен-
те.
Литература
1. Пустовойтенко И. П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. – М.: Не-
дра,1988. – 280 с.
2. Хряпин В. Е. Справочник паяльщика. – М.: Машиностроение, 1981. – 350 с.
3. Стенд для оценки работоспособности бурового инструмента // Породоразрушающий
и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и
применения: Сб. науч. тр. – К.: ИСМ НАН Украины 2005, Вып. 8. – 324 с.
Поступила 07.07.09
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-21777 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:35:27Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Панов, А.В. 2011-06-17T12:01:24Z 2011-06-17T12:01:24Z 2009 Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера / А.В. Панов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 119-121. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21777 622.24.057 Influence of a material of a matrix on mechanical characteristics of a drilling mill is investigated. It is shown, that replacement of a standard material positively influences speed of milling of a drilling mill. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера Панов, А.В. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера |
| title_full | Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера |
| title_fullStr | Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера |
| title_full_unstemmed | Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера |
| title_short | Влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера |
| title_sort | влияние материала матрицы на работоспособность бурового фрезера |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21777 |
| work_keys_str_mv | AT panovav vliâniematerialamatricynarabotosposobnostʹburovogofrezera |