Твердые сплавы

Твердые сплавы, применяемые при колонковом бурении, разделяются на металлокерамические, литые и порошкообразные.

Наиболее широким распространеннем пользуются металлокерамические сплавы типа ВК. Этот твердый сплав изготовляется путем тщательного перемешивания тонкого порошка очень твердого карбида вольфрама с тонким порошком металла кобальта. Смесь прессуется под высоким давлением в виде резцов той или иной формы. Эти резцы нагреваются в восстановительной среде до температуры плавления кобальта. Чем меньше в сплаве кобальта, тем более высокой твердостью он обладает, но одновременно понижается вязкость, увеличивается хрупкость; при колонковом бурении чаще применяется сплав ВК8 (8 показывает процентное содержание кобальта).

Представителем литых сплавов является ликар – литой карбид вольфрама. Он отличается очень большой твердостью, но имеет и большую хрупкость, поэтому его можно с успехом применять в однородных, нетрещиноватых абразивных породах.

Порошкообразные или зернистые сплавы являются смесью тугоплавких металлов с углеродом и наплавляются на режущие части буровых наконечников при помощи вольтовой дуги.

По форме металлокерамические сплавы разделяются на следующие:

1. Восьмигранники – первая форма резцов из твердых сплавов для бурения – применяются при проходке горных пород сравнительно высокой твердости, размеры 5×10 мм.

2. Прямоугольные пластинки применяются примерно в тех же случаях, что и первые, размеры 3×8×10 мм.

3. Косоугольные пластинки применяются для проходки мягких и средней твердости пород, размеры 3×8×14 мм.

4. Ромбические пластинки применяются при бурении мягких пород, размеры 8,5×8,5×3 мм.

Армирование коронки резцами из твердых сплавов производится в следующем порядке:

1) подбирается необходимое количество резцов и короночное кольцо;

2) просверливаются или пропиливаются гнезда;

3) разделываются гнезда оправками по форме резцов;

4. запрессовываются резцы в гнезда коронки;

5) резцы припаиваются в муфельных печах медным или латунным припоем;

6) резцы затачиваются на экстракарборундовых кругах под надлежащий угол;

7) протачиваются канавки для прохода промывочной жидкости.

Восьмигранники имеют в сечении 5 мм, т. е. меньше толщины короночного кольца (6,5 мм), поэтому они располагаются в торце коронки в шахматном порядке, по аналогии с крупными алмазами.

Восьмигранные и пластинчатые резцы при бурении твердых пород выставляются из торца на 3 мм на боковые поверхности на 0,75–1,0 мм. При бурении такими коронками получается незначительный зазор между стенками скважины и стенками колонкового снаряда. При бурении в мягких породах с глинистой промывкой колонковые снаряды с коронками, имеющими малый выход резцов, часто прихватываются.

Для увеличения зазора между стенками скважины и стенками коронки резцы косоугольной и ромбической формы выступают за боковую поверхность коронки на 5 мм; таким образом, диаметр коронки в резцах получается больше диаметра короночного кольца на 10 мм, т. е. почти на интервал между смежными диаметрами коронок. При таком выходе резцов за боковые стенки коронки можно применять интенсивную промывку глинистым раствором и обеспечивать большие механические скорости бурения.