Породоруйнівний інструмент

Породоруйнівний інструмент, що містить кор Винахід відноситься до гірничої промисловості, а саме до породоруйнівного інструменту, який може бути використаний переважно для оснащення виконуючих органів видобувних та прохідних машин Відомий породоруйнівний інструмент, що містить корпус і закріплені на ньому ріжучі твердосплавні елементи, виконані у вигляді основи і робочого шару, причому вміст зв'язки робочого шару зростає по товщині в напрямку його зовнішньої поверхні, а допустиме напруження згину зв'язки збільшено по товщині робочого шару в напрямку його зовнішньої поверхні до величини максимального допустимого напруження згину цієї зв'язки [див Авт Св СРСР №397354, М кл B28D 1/00, Е21С35/18, опубл Бюл №37, 1973р] Недоліками такого породоруйнівного інструменту є недостатньо висока тріщиностійкість і втомна МІЦНІСТЬ при циклічних навантаженнях Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу є породоруйнівний інструмент, який містить корпус і закріплені на ньому ріжучі твердосплавні елементи, виконані у вигляді основи і робочого шару, в якому вміст зв'язки зростає по товщині в напрямку його зовнішньої поверхні, при цьому зв'язку робочого шару виконано з нікелю та кобальту, співвідношення яких зменшується від зовнішньої поверхні до основи від 0,1 - 0,5 до значень, що не перевищують 0,01 [Патент України №36724 А, М кл J B28D 1/00, Е21С35/18, опубл Бюл №3, пус і закріплені на ньому різальні твердосплавні елементи, виконані у вигляді основи і робочого шару, причому вміст зв'язки робочого шару зростає по товщині в напрямку його зовнішньої поверхні, а зв'язку робочого шару виконано з нікелю та кобальту, який відрізняється тим, що зв'язку робочого шару виконано з додаванням кремнію, при цьому відношення вмісту кремнію до суми вмісту кобальту й нікелю зменшується від зовнішньої поверхні робочого шару до основи від 0,01 - 0,05 до значень, не менших ніж 0,005, на поверхні спряження робочого шару та основи ч II, 2001 р ] Недоліком такого породоруйнівного інструменту є недостатня МІЦНІСТЬ при згині його ріжучого твердосплавного елементу Це відбувається внаслідок того, що в спеченому твердому сплаві зв'язка має низьку МІЦНІСТЬ і, як наслідок, низьку несучу здатність В основу винаходу покладено завдання такого удосконалення породоруйнівного інструменту, при якому за рахунок виконання зв'язки робочого шару з нікелю і кобальту з додаванням кремнію і пропонованого вибору співвідношення його вмісту до суми вмісту кобальту та нікелю на ЗОВНІШНІЙ поверхні і на поверхні спряження робочого шару та основи забезпечується підвищення МІЦНОСТІ при згині робочого шару і ріжучих твердосплавних елементів у цілому Для вирішення цього завдання у породоруйнівному інструменті, що містить корпус і закріплені на ньому ріжучі твердосплавні елементи, виконані у вигляді основи і робочого шару, причому вміст зв'язки робочого шару зростає по товщині в напрямку його зовнішньої поверхні, а зв'язку робочого шару виконано з нікелю та кобальту, згідно винаходу зв'язку робочого шару виконано з додаванням кремнію, відношення вмісту якого до суми вмісту кобальту й нікелю зменшується від зовнішньої поверхні робочого шару до основи від 0,01 - 0,05 до значень, не менших ніж 0,005 на поверхні спряження робочого шару і основи о ю 54094 При такому співвідношенні вмісту кремнію до суми вмісту нікелю і кобальту зв'язка робочого шару являє собою твердий розчин кремнію в нікелі й кобальті, в результаті чого збільшується її мікротвердість і границя МІЦНОСТІ при стиску Крім того, кремній є поверхнево-активним елементом в спечених твердих сплавах, він адсорбується на міжфазних границях, збільшуючи їх адгезію Це забезпечує високу МІЦНІСТЬ при згині робочого шару і твердосплавного елементу в цілому При відношенні вмісту кремнію до суми вмісту кобальту й нікелю більшим ніж 0,050 у зв'язці утворюються силіциди кобальту та нікелю, що веде до зменшення її в'язкості та зменшення МІЦНОСТІ при згині спеченого сплаву в цілому При відношенні вмісту кремнію до суми вмісту кобальту й нікелю меншим ніж 0,005 кремній не зміцнює міжфазні границі та зв'язку Таким чином, корисна дія кремнію на спечений твердий сплав відбувається при його ВМІСТІ у зв'язці В межах співвідношень 0,05 - 0,005 При роботі твердосплавного елементу найбільші напруження виникають на ЗОВНІШНІЙ поверхні робочого шару, в зв'язку з чим на цій поверхні робочого шару вміст кремнію по відношенню до зв'язки підтримується на рівні 0,01 - 0,05 і по мірі зменшення напружень знижується до значень не менших 0,005 на поверхні спряження робочого шару з основою Виготовлення ріжучого твердосплавного елементу 2 для породоруйнівного інструменту згідно винаходу здійснювали шляхом приведення робочого шару 4 спеченого твердосплавного елементу 2 у контакт із кобальт-нікель-кремнієвим розплавом Товщину робочого шару 4 і співвідношення кремнію до суми кобальту та нікелю у зв'язці по товщині робочого шару 4 задавали часом витримки з кобальт-нікель-кремнієвим розплавом при 1350°С Час витримки знаходили, виходячи з попередньо отриманих кінетичних закономірностей процесу масопереносу кобальт-нікель-кремнієвого розплаву в об'єм твердосплавного композита Час контакту ріжучого твердосплавного елементу 2 із розплавом змінювали від ЗО до 300с Робота породоруйнівного інструменту, що заявляється, здійснювалась на прикладі проходки штреку комбайном П110, який був оснащений пропонованим породоруйнівним інструментом Штрек мав породи аргіліт, алевроліт МІЦНІСТЮ f = 4 - 6 по шкалі проф М Протодьяконова Випробування породоруйнівного інструменту, проведені нами, дозволили прийти висновку, що тільки при заявлених нами співвідношеннях вмісту кремнію до суми вмісту кобальту і нікелю в зв'язці робочого шару, стає можливим вирішити поставлене завдання, що доводиться результатами випробувань, зведених у таблиці Ці результати було отримано внаслідок проведених нами експериментів по дослідженню границі МІЦНОСТІ при згині(Рьт) робочого шару інструменту згідно ГОСТ 20019-74 При цьому було виготовлено також ріжучі твердосплавні елементи 2 при граничних значеннях співвідношень компонентів Si/(Co + Ni) зв'язки(приклади 2 і 3) згідно винаходу та за їх межами(приклади 4, 5, 6), а також за прототипом(приклад 7) Як видно з таблиці, використання даного винаходу дає можливість підвищити границю МІЦНОСТІ при згині на 2 1 % у порівнянні з прототипом Додаток Винахід пояснюється кресленням, де представлено загальний вигляд породоруйнівного інструменту Він МІСТИТЬ корпус 1 і твердосплавний елемент 2, виконаний у вигляді основи 3 і робочого шару 4, причому вміст зв'язки робочого шару 4 зростає по товщині в напрямку його зовнішньої поверхні, а зв'язку виконано з нікелю та кобальту з додаванням кремнію, при цьому відношення вмісту кремнію до суми вмісту кобальту та нікелю зменшується від зовнішньої поверхні до основи від 0,025 до значення 0,007 на поверхні спряження робочого шару та основи(приклад 1, див таблицю, додається) Таблиця Об'єкт випробувань № п/п Параметри інструменту На поверхні спряження На ЗОВНІШНІЙ поверхні робочого шару та осно- Показники ефекробочого шару ви тивності, Rbm, МПа Si Si CO+NI Породоруйнівний що заявляється інструмент, Породоруйнівний за прототипом інструмент, CO+NI 1 2 3 4 5 6 0,025 0,010 0,050 0,008 0,060 0,025 0,007 0,005 0,007 0,006 0,008 0,003 2800 2500 2700 2200 2100 2200 7 2300 54094 Фіг. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24