Обоснование параметров и способа повышения стойкости буровых коронок

• Автор: Аракчеев, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ современного состояния исследований в области способов и технических средств механического разрушения горных пород при бурении шпуров и скважин
1.2 Анализ современного состояния исследований в области способов и средств упрочнения породоразрушающих инструментов горных машин
1.3 Опыт применения магнитно-импульсного упрочнения в различных отраслях промышленности

1.4 Уточнение требований к породоразрушающим инструментам

Выводы

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ИНСТРУМЕНТ-СРЕДА

2.1 Исследование параметров разрушающей среды

2.2 Исследование параметров буровых коронок

2.3 Исследование параметров магнитно-импульсного упрочнения

2.4 Расчёт напряженного состояния буровых коронок при разрушении горных пород

2.5 Построение моделей буровых коронок
Выводы
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Методика проведения промышленных испытаний
3.2 Экспериментальные исследования образцов

3.3 Исследование результатов эксперимента на эффективность работы
3.4 Разработка рекомендаций по повышению стойкости буровых коронок на крепких породах
Выводы
4 ОЦЕНКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
4.1 Выбор основных параметров бурового инструмента
4.2 Пути дальнейшего совершенствования породоразрушающего инструмента
4.3 Экономическая эффективность внедрения результатов исследования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Приложение 1 Акт внедрения
Приложение 2 Протокол технического совещания
Приложение 3 Методика повышения стойкости буровых коронок упрочнённых магнитно-импульсным методом на месторождении "Возрождения" предприятия ООО "Выборгские граниты"

Бурение представляет собой трудоёмкий и дорогостоящий процесс. Наибольшее распространение на открытых горных работах получили вращательный и ударно-поворотный способы бурения - шарошечными долотами и твёрдосплавными коронками, причём на вращательный способ бурения шарошечными долотами приходится до 80% всех объёмов бурения.
В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция увеличения объемов городского и промышленного строительства, реконструкция сложившейся части городов и промышленных предприятий, дальнейшее их развитие. В связи с этим возникает необходимость в гранитных изделиях. Потребность в облицовочной продукции и архитектурных изделиях из гранита сегодня удовлетворяется только на 30 %, а в продукции из высокопрочных облицовочных пород только на 10 - 12 %.
Для получения качественных гранитных изделий используются буровые станки ударно-вращательного бурения. Данная технология приводит к интенсивному абразивному изнашиванию инструмента, взаимодействующего с крепкой породой, усталостному разрушению коронок подверженных циклическим нагрузкам, существенно снижающему стойкость инструмента. Для обуривания товарных блоков на карьерах блочного камня буровые станки на крепких породах, как правило, оснащаются тремя типами бурового инструмента: долотчатыми, крестообразными и штыревыми буровыми коронками диаметром до 45 мм. Основным параметром по изменению, которого можно судить о степени стойкости долотчатой или крестообразной коронки, является ширина притупления режущей кромки.
В настоящее время применяются различные способы и средства повышения стойкости горных породоразрушающих инструментов: оксидирование, фосфатирование, хромирование, никелирование, борирование, электроискровое легирование, плазменное напыление, нитроцементация, диффузионное хромирование, обработка взрывом, прокатывание, наклеп, закалка изотермическая, закалка ступенчатая,
интенсивность изнашивания инструмента зависят от внешних силовых воздействий на контактные поверхности элементов, взаимодействующих с забоем и продуктами его разрушения, температуры в зоне взаимодействия, природы и свойств разрушаемой породы и т.д. В определенных условиях внешние силовые воздействия определяются удельным давлением, числом ударов, скоростью внедрения породоразрушающего элемента в породу и т.п. В то же время, для буровых коронок характер и интенсивность изнашивания зависят от совокупности одновременно действующих факторов, учесть действие каждого из которых не всегда представляется возможным.
2.3. Исследование параметров магнитно-импульсного упрочнения.
Магнитную обработку используют для улучшения свойств конструкционных материалов, воды, растворов, дисперсных систем и т.п. Магнитную и термомагнитную обработку широко применяют в машиностроении. С 70-х годов значительно расширилось применение магнитно-импульсного упрочнения лезвийного режущего инструмента и динамически нагруженных деталей машин для увеличения их стойкости. [27,59]
Незначительная стоимость и высокая производительность устройств и современных установок, применяемых в промышленности, а также простота технологии магнитно-импульсного упрочнения позволяют рекомендовать ее для различных областей народного хозяйства страны. Внедрение магнитноимпульсного упрочнения позволит уменьшить остаточные и усталостные напряжения в деталях и конструкциях, повысить стойкость режущего инструмента из слабомагнитных материалов, например инструмента, оснащенного пластинами из твердых сплавов типа ВК, ТК и ТКК.
При магнитном воздействии вещество изменяет свои физические и механические свойства. Улучшение свойств у ферромагнитных деталей, прошедших магнитно-импульсное упрочнение, достигается за счет направленной ориентации свободных электронов вещества внешним полем, вследствие чего увеличивается тепло- и электропроводимость материала.