Совершенствование состава, структуры, технологии и применения твердых сплавов в производстве буровых шарошечных долот тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Захаров, Дмитрий Александрович

• Захаров, Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Захаров, Дмитрий Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

1.1. Пути повышения свойств твердых сплавов

1.2. Современные технологии и оборудование в производстве

твердых сплавов и изделий из них

1.2.1. Технологические режимы приготовления

смесей

1.2.2. Прессование и прессовое оборудование

1.2.3. Нагревательное оборудование для

производства твердых сплавов

1.3. Высокотемпературные карбиды и влияние условий получения порошков карбида вольфрама

на свойства сплавов \VC-Co

1.4. Составы, технология, свойства и области применения сплавов, изготовленных по

высокотемпературной технологии

1.4.1. Технология получения отечественных

буровых сплавов К, КС, С

1.4.2. Твердые сплавы в буровых долотах.

Сплавы для горных работ

1.4.3. Вооружение шарошечных долот

1.5. Твердые сплавы для наплавки.

Составы, технология, свойства

1.6. Инструменты из твердого сплава

1.7. Твердые сплавы с особо мелким зерном

1.7.1. Наноструктурные и ультрамелкозернистые

твердые сплавы

1.7.2. Особомелкозернистые сплавы ВК10-ОМ

и ВК15-ОМ

1.8. Технология нанесения износостойких покрытий

как эффективный метод повышения ресурса твердосплавных инструментов

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы: сырье и вспомогательные материалы

2.1.1. Технический углерод

2.1.2. Порошок кобальта

2.1.3. Порошок карбида вольфрама

2.1.4. Гранулированный твердосплавный порошок

2.1.5. Парафин нефтяной

2.1.6. Заготовки электродов из сплава ВМ

2.2. Методики исследования сырья и готовых изделий

2.2.1. Метод определения общего углерода

2.2.2. Метод определения насыпной плотности и текучести

2.2.3. Определение гранулометрического состава металлических порошков методом седиментации

2.2.4. Метод определения предела прочности на изгиб

2.2.5. Методика определения магнитных характеристик

твердых сплавов

2.2.6. Методика проведения испытаний циклической

стойкости зубков

2.2.7. Метод растровой электронной микроскопии (РЭМ)

2.2.8. Метод рентгеноспектрального анализа 80 2.2.6. Система компьютерного анализа изображений

2.3. Технологическое оборудование

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ И СОСТАВА ПОРОШКОВ

КАРБИДА ВОЛЬФРАМА НА СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ

3.1. Исследование структуры порошков

карбида вольфрама

3.2. Испытания порошков карбида вольфрама

в промышленных условиях

3.3. Исследование гранулометрического

состава порошков карбида вольфрама

3.4. Выводы

64 64

64

65

66

67

68

69

72

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА СУЩЕСТВУЮЩИХ БУРОВЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ

4.1. Оптимизация времени размола-смешивания

твердосплавных смесей

4.2. Процесс сушки распылением твердосплавных смесей

4.2.1. Особенности технологии. Возможности повышения

однородности микроструктуры в твердых сплавах

4.2.2.1. Исследование влияния новой добавки к пластификатору на технологические свойства твердосплавных смесей

4.2.2.2. Оптимизация режимов сушки распылением для улучшения прессуемости твердосплавных смесей

4.3. Усовершенствование технологии формования твердосплавных зубков с целью получения более однородной микроструктуры

4.4. Выводы

5. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЖИМОВ СПЕКАНИЯ ЗЕРНОВОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА И СПЛАВА ВКЮ-ОМ

5.1.Оптимизация процесса изготовления зернового твердого сплава с целью улучшения эксплуатационных свойств

буровых долот

5.2. Исследование влияния условий спекания твердого

сплава ВК10-ОМ на его структуру и свойства

5.3. Сравнительный анализ характеристик твердых сплавов

ВКЮ-ОМ и ВК6С

5.4. Выводы

6. РАЗРАБОТКА НОВОГО БУРОВОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА С ПОВЫШЕННОЙ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЫО

6.1. Выводы

7. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОСНАСТКИ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ

7.1. Исследование работы твердосплавной прессовой оснастки

и подбор оптимальной марки сплава для ее изготовления

7.2. Применение новой марки твердого сплава в производстве

отрезных резцов

7.3. Применение новых наноструктурных покрытий на твердосплавных фрезах

7.4. Выводы 183 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 184 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 186 ПРИЛОЖЕНИЕ А 199 ПРИЛОЖЕНИЕ Б 201 ПРИЛОЖЕНИЕ В 202 ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование состава, структуры, технологии и применения твердых сплавов в производстве буровых шарошечных долот»

ВВЕДЕНИЕ

Буровые долота - это инструмент, предназначенный для разрушения горных пород на забое и образования скважин при бурении на нефть и газ, в также взрывных скважин при проведении строительных работ. Буровые долота работают в крайне тяжелых условиях. От работоспособности долота зависят основные технико-экономические показатели проходки скважины. Наиболее распространенным видом буровых долот являются шарошечные долота [1,2].

Шарошечные долота представляют собой неразборную конструкцию, состоящую из сваренных между собой отдельных секций (лап), на цапфах которых смонтированы свободно вращающиеся на опорах конусообразные шарошки с породоразрушающими фрезерованными зубьями или вставными твердосплавными зубками в соответствии с рис. 1.

Рисунок 1 - Общий вид шарошечного долота с твердосплавным вооружением[1]

В России одним из крупнейших предприятий по производству буровых долот является ОАО «Волгабурмаш» (ОАО ВБМ), г.Самара [3-6]. Продукция предприятия поставляется также в страны ближнего и дальнего зарубежья. В условиях острой конкурентной борьбы с отечественными и зарубежными производителями буровых долот, первостепенное значение приобретает качество буровых долот, их способность безаварийно работать при бурении [6-8, 23].

Первая шарошка

Поэтому для повышения качества буровых долот в ОАО «Волгабурмаш» постоянно внедряются научно-технические разработки [9-28]. В частности, при создании новых конструкций долот используются принципы научно обоснованного выбора и проектирования новых видов вооружения шарошек, сочетающихся с выбором наиболее эффективных схем с учетом динамических свойств опоры [22]. Внедрена технология ультразвуковой запрессовки зубков шарошечных долот путем применения режима схватывания, а также модель адаптивного управления процессом запрессовки на основе динамических характеристик формируемых соединений [9, 25-28]. Рассмотрены новые технологии селективной упорядоченной сборки буровых шарошечных долот[10, 21] Проведены сравнительные исследования металлургического качества сталей буровых долот отечественного и зарубежного производства [14-20]. Разработан и внедрен новый метод испытания твердосплавных зубков на циклическую стойкость, а также ряд других эксплуатационных характеристик [11,12,24]

Многолетние исследования показывают, что работоспособность и безотказность шарошечных долот определяется не только конструкцией, качеством материалов и сборки долот, но и качеством изготовления твердосплавного вооружения. Это вполне понятно, если учесть, что долговечность и эффективность работы инструмента при прочих равных условиях зависит, в первую очередь, от качества материала, контактирующего с породой.

Учитывая, что большинство шарошечных долот выходит из строя в основном по 2-м причинам: 1) выход из строя опоры долота и 2) износ вооружения - становится понятным, насколько сильное влияние на стойкость долота оказывает качество изготовления твердосплавных зубков и наплавленного слоя при работоспособной опоре [4].

В настоящее время трехшарошечные долота с твердосплавным вооружением в основном применяются на горнорудных карьерах, то есть при бурении крепких и особо крепких пород - с коэффициентом крепости равным от 15 до 20 по шкале Протодьяконова [34].

По характеру воздействия на горную породу долота условно подразделяют на дробящие, дробяще-скалывающие, истирающе-режущие и режуще-скалывающие. При бурении трехшарошечными долотами в основном превалирует механизм дробящее-скалывающего воздействия на породу. При этом твердосплавные зубки подвергаются в основном двум видам разрушающего воздействия - абразивному изнашиванию и усталостному разрушению (хрупкие сколы). Предпочтительным срабатыванием твердосплавных зубков при бурении является постепенный износ, без сколов и сломов.

В работах [29-32] проводились исследования по повышению качества твердосплавного вооружения. В них решились вопросы повышения трещиностойкости твердых сплавов путем регулирования углеродного баланса в сплаве, а также за счет применения высокотемпературных карбидов вольфрама, обладающих большим запасом прочности зерен.

Но в условиях постоянной конкуренции на рынке долот, в первую очередь, связанную с появлением так называемых «алмазных» долот PDC (Polycrystalline Diamond Compact), возрастают требования к таким показателям как механическая скорость и проходка. Поэтому большое внимание должно быть уделено и совершенствованию конструкции твердосплавного вооружения, а именно -агрессивности его формы. Иными словами, для повышения основных показателей при бурении необходимо увеличивать вылет зубков над телом шарошки, изготавливать зубки с более острыми углами при вершине, с усложнением общей формы рабочей части и т.д. Но спроектировать зубок не означает, что его легко изготовить в условиях производства. Зачастую изготовление зубков с агрессивной формой достаточно трудоемкая задача - из-за того, что необходимо не только подобрать или разработать необходимую марку сплава для производства нового зубка, но и решить ряд других задач. Это изготовление для каждого нового типоразмера зубка индивидуальной инструментальной оснастки (формообразующих пуансонов), подбор технологических режимов изготовления твердосплавных смесей (режимы смешивания, сушки распылением), прессования,

спекания и т.д. Эта проблема предопределила одну из основных задач диссертационного исследования.

Предприятие ОАО ВБМ производит 3 основных типа долота: 1) шарошечные долота с твердосплавным вооружением (общий вид представлен на рис.1); 2) шарошечные долота со стальным вооружением, наплавленным твердым сплавом (рис.2) и 3) алмазные долота РЭС - долота со стальным корпусом, упрочненным наплавленным твердосплавным слоем, оснащенные поликристаллическими алмазными вставками типа РОС.

Рисунок. 2 - Долото со стальным фрезерованным вооружением 444,5 Аи-КЬ813ТСР-К543: а) общий вид долота, б) схема наплавки стальных зубьев[64]

На рис.2 представлено долото со стальным фрезерованным вооружением[64]. Стальные зубья, включая периферийные, наплавляются твердым сплавом, состоящим из композиций зерен и более мелких частиц карбида вольфрама. В зависимости от твердости пород, наплавка наносится на боковые; боковые и торцевые поверхности и вершины зубьев. Это способствует обеспечению высокой стойкости вооружения и увеличению механической скорости бурения.

Такой тип долота используется, как правило, при бурении скважин на нефть, т.е. для мягких и средних пород с коэффициентом крепости равным от 6 до 10 по шкале Протодьяконова [34]. В этих условиях особое значение при работе долота приобретает качество наплавленного слоя, так как слой наплавки из твердого

а)

б)

сплава должен обладать высокой прочностью и износостойкостью. В этой связи актуальной является задача обеспечения стабильности качества наплавки за счет оптимизации микроструктуры и улучшения свойств исходного зернового твердого сплава для наплавки.

Однако все большую долю рынка стали занимать так называемые "алмазные" долота РОС. Эти долота не имеют в своей конструкции движущихся частей, таких как шариковые или роликовые подшипники в опоре долота, которые часто являются причиной выхода из строя шарошечных долот. Общий вид долота с вставками (резцами) РОС представлен на рис.3

Рисунок 3 — Алмазное долото РОС:

1-вставки РЭС, 2- гидромониторный узел с твердосплавной насадкой, 3-твердосплавные зубки плоской формы, 4-защитное покрытие в виде наплавки[64]

Однако данный тип долот не применим при бурении горных пород, так как при бурении крепких пород алмазные долота РОС быстро выйдут из строя вследствие хрупкого скола резцов РОС. Исследования отработанных долот РОС показывают, что данный тип долот применим только при бурении мягких и средних пород, т.е. для нефтяных и газовых скважин, где они составляют всё большую конкуренцию шарошечным долотам [35].

И

Большую роль в процессе производства на любом машиностроительном предприятии играет оснащение инструментом. Основным инструментальным материалом являются твердые сплавы. Общее количество твердосплавных инструментов, применяемых в механообрабатывающем производстве, достигает 40 % [36].

Инструмент должен обладать достаточной стойкостью. К тому же при использовании твердых сплавов необходимо многообразие их свойств, например, если в одном случае поверхность инструмента может быть подвержена износу, то в другом она может быть подвержена и износу, и изгибу [47]. В ОАО «Волгабурмаш» в процессе производства широко применяются твердосплавные инструменты различного вида (рис.4). Их условно можно разделить на 3 группы: 1) инструментальная оснастка для прессования зубков; 2) режущий инструмент без покрытия; 3) режущий инструмент с покрытием.

К 1-й группе относятся: а) твердосплавные пуансоны, которые должны обладать оптимальным сочетанием пластичности острых кромок и износостойкости рабочей части; б) матрицы с твердосплавной износостойкой вставкой.

Ко 2-й группе относятся инструменты, которые не применяются в механообрабатывающих станках с ЧПУ с высокими требованиями к режимам резания металлов: резцы, направляющие и опорные ножи для бесцентровошлифовальных станков.

К 3-й группе относятся инструменты, которые применяются в металлообрабатывающих станках с ЧПУ с высокими требованиями к режимам резания металлов, осуществляющие получистовую, чистовую обработку металлов: фрезы, сверла, режущие пластины и т.д.

В настоящее время в отечественной промышленности очень актуальна проблема импортозамещения, так как заграничный инструмент, отличаясь хорошим качеством, тем не менее, имеет большую стоимость. ОАО "Волгабурмаш" вынуждено покупать инструмент 3-й группы по импорту. Отсюда вытекает задача по частичному импортозамещению и организации собственного

производства инструмента, а также подбор современной отечественной технологии нанесения качественного упрочняющего покрытия на режущий инструмент. Данная проблема также является одной из рассматриваемых в диссертационном исследовании.

Рисунок 4 -Твердосплавный инструмент, применяемый в ОАО "Волгабурмаш": 1- фреза; 2- прессовая оснастка(пуансоны); 3-сверло; 4- резец; 5 - режущая пластина

Таким образом, актуальной является работа по дальнейшему повышению эффективности использования твердых сплавов в производстве шарошечных долот, для решения которой должны быть рассмотрены задачи по совершенствованию технологии, состава изделий из твердого сплава: зубков, наплавочного материала и инструмента.

1.ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Возникновение в конце двадцатых годов текущего столетия производства спеченных (или в первоначальной терминологии «металлокерамических») твердых сплавов было обусловлено развитием металлообрабатывающей промышленности, требующей применения все более производительных станков и инструментов. Появлению твердых сплавов способствовали в то время в основном два прогрессивных направления в технике: создание нового метода изготовления металлических изделий — «порошковой металлургии» и разработка способов получения весьма твердых металлоподобных веществ — карбидов (а также силицидов, боридов и нитридов) некоторых металлов, относящихся к числу переменных элементов Периодической системы: вольфрама, титана, тантала, ниобия, молибдена.

Метод порошковой металлургии остается единственно возможным, когда требуется создать сплавы (композиции), состоящие из компонентов, значительно различающихся по температуре плавления и когда наиболее тугоплавкие компоненты не должны быть подвергнуты плавлению в целях придания сплаву нужных свойств. Спеченные твердые сплавы представляют собой композиции, состоящие из твердых, весьма тугоплавких соединений обычно в сочетании со значительно более легкоплавкими металлами, носящими название «цементирующих» («связующих» или «вспомогательных»). Необходимые свойства и структура таких композиций достигаются при условии, что заранее изготовленные тугоплавкие компоненты (например, карбиды таких металлов, как вольфрам, титан, тантал) определенного состава не расплавляются в процессе изготовления сплава. При спекании смесей порошкообразных тугоплавких компонентов с порошками цементирующих металлов последние плавятся, растворяя иногда лишь небольшую долю твердых тугоплавких соединений.

Структура спеченных твердых сплавов гетерогенна — она состоит из частиц твердых соединений и участков цементирующего вещества. Размеры частиц твердой карбидной и более мягкой цементирующей фаз обычно достаточно малы и для большинства технических сплавов составляют 0,5—10 мкм. Известны также

сплавы, состоящие только из твердых соединений и получаемые спеканием мелкозернистых порошков этих соединений [38, 60, 65,68-72].

В 1926 г. впервые на рынке появились режущие пластины из твердого сплава Видиа N (Widia N, фирма «Видиа-Крупп», Германия).

К. Шротеру (Schroter) был выдан 30.03.1923 г. патент DRP 420.689. Действие этого патента, который рассматривается сегодня как основной патент по твердым сплавам, было продлено до 30.12.1925 г. Позднее Ф. Скаупу (F. Skaupy) был признан автором изобретения по использованию металлов группы железа, таких как железо, никель или кобальт, для твердого сплава.

Первые твердые сплавы в нашей стране были получены в 1929 г. под руководством Г.А. Меерсона и Л.П. Малькова на Электроламповом заводе (Москва). Изделия из твердого сплава под маркой «Победит» содержали 10 % Со [47].

Открытие твёрдых сплавов WC-Co в начале 20-х годов прошлого веки создало предпосылки для революционных изменений во многих областях техники, включая металлообработку, горное дело, машиностроение и т.д. Твёрдые сплавы WC-Co обладают уникальным сочетанием физико-механических свойств, главным образом, твёрдости и износостойкости, с одной стороны, и прочности, с другой стороны. В дальнейшие годы шли разработки новых сплавов, улучшение их свойств, модернизация оборудования для их производства и т.д.

В 2000 г., по данным Г. Гилле (ФРГ), в мире, исключая Китай, было произведено около 30000 т твердых сплавов. Потребность в новых разработках видна на примере производства тонкодисперсных твердых сплавов: в 2000 г. было произведено от 11500 до 12500 т субмикронных твердых сплавов, что составляет 40 % от общего объема выпуска твердых сплавов областям. В 2006 году объем производства этих сплавов возрос до 18 - 19 тыс. тонн, что свидетельствует о значительном увеличении спроса рынка на тонкодисперсные твёрдые сплавы. Прирост производства твердых сплавов в мире за год составляет более 5%. Годовой прирост производства твердых сплавов наиболее высокий в КНР и составляет приблизительно 12%. В 1986 году в СССР, производилось около 8

тысяч тонн твердых сплавов в год. В настоящее время в стране производится не более 2,5-3,0 тысяч тонн твердых сплавов. Большую часть сплавов сегодня выпускают ОАО «КЗТС», ОАО «Победит». Порошками карбида вольфрама они обеспечивают себя сами. При этом порошки крупностью менее 1,2-0,8 мкм в нашей стране в промышленном масштабе в настоящее время не производятся. Поэтому ряд отечественных производителей современного инструмента вынужден закупать за рубежом субмикронные и ультрадисперсные порошки карбида вольфрама

Реальный прогресс в расширении выпуска тонкодисперсных сплавов виден на примере роста производства микросверл: 140 т в 1985 г. из субмикронных сплавов с величиной зерна карбида вольфрама 1,2 мкм и 570 т в 2000 г., а в 2010 уже более 1200 т. из ультрадисперсных сплавов с величиной зерна карбида вольфрама 0,4 мкм. Это, в частности, связано с продолжающейся миниатюризацией в электронике. Также это относится к оптоволоконной технике, кабельной промышленности и другим бурно развивающимся отраслям.

Всего около 67 % от всего количества твердых сплавов используется в мире в режущем инструменте, в том числе и в обработке резанием особотвёрдых и абразивных материалов. Следующая большая область применения твердых сплавов - это горнобуровая индустрия, бурение на нефть и газ глубиной до 10 км, проход туннелей диаметром до 50 м, плоское резание дорожного полотна, камнеобработка (13 %), деревообработка (11 %), бесстружковая обработка металлов и конструкционные детали (9 %).

Динамика развития производства твердых сплавов может быть проиллюстрирована следующим фактом: в период 1979-1991 гг., т.е. за 12 лет, спрос в мире на режущий инструмент удвоился [47].

Таким образом, область порошковой металлургии - спеченные твердые сплавы - динамически развивается, и потребность промышленности в таких материалах постоянно растет.

Твердосплавные материалы на основе карбида вольфрама с металлической связкой используются в качестве компонентов металлорежущего инструмента

высокой производительности, для которых ключевыми являются высокая производительность, высокая скорость резания, стабильность режущих свойств в широком диапазоне температур. Наиболее интенсивно развивающиеся отрасли отечественной промышленности используют зарубежный инструмент.

Дефицит заготовок, обладающих высокими эксплуатационными свойствами, покрывается за счёт импортных поставок такими фирмами как SANDVIK - Швеция, SECO - Швеция, MITSUBISHI CARBIDES - Япония, ISCAR - Израиль, Hartmetall -Швейцария, Ceratizit-Австрия [36].

Например, ОАО "Волгабурмаш" вынуждено покупать инструмент по импорту. Отсюда вытекает задача по частичному импортозамещению и организации собственного производства.

Отсутствие специализированных предприятий по изготовлению штамповой оснастки и прокатных валков из твёрдого сплава покрывается за счёт инструментальных цехов и участков, которые не располагают современными технологиями и оборудованием, что зачастую приводит к необоснованно высокой себестоимости, а, главное, не обеспечивает достижение возможных эксплуатационных свойств инструмента.

Несмотря на широкое использование твёрдых сплавов в промышленности, появление новых машин для металлообработки и горнорудной промышленности, характеризующихся большой мощностью и наличием высоких ударных нагрузок, привело к необходимости разработки новых твёрдых сплавов с более высокими значениями твёрдости, прочности и трещиностойкости. Также актуальной задачей остается совершенствование свойств твердых сплавов буровых долот. 1.1.Пути повышения свойств твердых сплавов

Основные методы повышения свойств твердых сплавов можно условно разделить на две большие группы:

1. Изменение свойств исходных материалов, которые подробно рассмотрены в монографиях по металлургии редких металлов[37-39, 72, 77-78].

2. Усовершенствование состава, основных операций и оборудования

процессов производства твердых сплавов.

Ко второй группе следует отнести разработку сплавов серии К, КС, С, ОМ, ХТМ и др., применение инструмента с износостойкими многокомпонентными покрытиями, разработка и использование наноструктурированных порошков.

Примеры повышения свойств твердых сплавов:

- получение сплавов с применением особомелкозернистого вольфрама и карбида вольфрама;

- использование вакуума в производстве твердых сплавов;

- применение новых высокопроизводительных процессов и оборудования;

- неразрушающие методы контроля структуры и свойств твердых сплавов;

- некоторые дополнительные меры: термообработка, различные виды обработки поверхности твердых сплавов и т.д. [40].

Производство твердых сплавов в России

Основные российские производители твердых сплавов

После распада СССР в Российской Федерации в настоящее время наиболее крупными производителями твердосплавной продукции являются: АООТ «КЗТС», Кировградский завод твердых сплавов, Свердловская область; ОАО «Победит», г. Владикавказ, РСО-Алания; ФГУП ВНИИТС, г. Москва; «МКТС-САНДВИК», г. Москва. Это предприятие, являющееся собственностью шведского концерна «САНДВИК КОРОМАНТ», осуществляет свою программу в области закупки сырья, производства, маркетинга; ОАО «Волгабурмаш», г. Самара; ООО «АЛГ», г. Москва.

Большинство из перечисленных предприятий были государственными крупными производителями твердых сплавов. Они имели полный производственный цикл, начиная с восстановления оксидов тугоплавких металлов и кобальта, используемых в качестве исходного сырья, до выпуска готовой продукции из вольфрамокобальтовых (группа ВК), титановольфрамокобальтовых (ТК), титанотанталовольфрамокобальтовых (ТТК) сплавов и керметов (безвольфрамовых сплавов БВТС).

Завод «Победит», опытное производство ФГУП ВНИИТС, МКТС имели также оборудование для нанесения износостойких покрытий на режущие пластины из твердых сплавов. Годовые объемы производства продукции на этих предприятиях превышали 100 т, а таких заводов, как КЗТС, «Победит», МКТС были на порядок выше. Все перечисленные предприятия сохранили свой производственный потенциал. Ниже будет дан анализ производства продукции этих предприятий в настоящее время.

АООТ «КЗТС» производит изделия для обработки металлов резанием, для обработки металлов давлением и синтеза алмазов, для оснащения горно-бурового и дорожного инструмента. Наряду с этим выпускает товарные карбиды и смеси. В конце 2002 г. объем производства составлял 40 т/мес, в 2003 г. 60 т/мес. Таким образом, предполагаемый годовой объем производства составляет ориентировочно 700-1000 т твердосплавной продукции, из которых приблизительно 60 % приходится на сплавы ВК, 30 % - сплавы ТК и 10 % - сплавы ТТК.

ОАО «Победит» производит из твердых сплавов изделия для обработки металлов резанием, для обработки металлов давлением и синтеза алмазов, для оснащения горно-бурового инструмента, а также товарные карбиды и смеси. Объем производства твердосплавной продукции составляет ориентировочно 15-20 т/мес, 70 % от этого объема приходится на сплавы ВК, 15%-ТКи15% - ТТК.

Металлургический цех ФГУП ВНИИТС выпускает до 40 марок сплавов, включая опытные, с целью определения областей применения новых видов продукции. Годовой объем производства не превышает 40 т, из которых 80 % составляют сплавы ВК 5%-ТКи 15% -ТТК.

ОАО «Волгабурмаш» производит изделия для оснащения шарошечных долот из твердых сплавов ВК по лицензии фирмы «Карболой» (США). Годовой объем производства составляет ориентировочно 250-300 т.

ООО «АЛГ» изготовляет в год более 60 т изделий в основном из сплавов ТТК. Особое место среди акционерных обществ и малых предприятий занимает ООО «АЛГ», расположенное на базе МИЗ, Москва. Фирма использует в основном в качестве исходного сырья порошки карбидов, поставляемые заводами «Победит»

и КЗТС, и импортного (бельгийского) металлического кобальта. Производственный цикл начинается с размола порошков в жидкой среде (спирте) в аттриторе или шаровых мельницах. Руководители фирмы стараются использовать порошки от одного поставщика, проводится контроль качества исходных материалов [47].

Все вышеописанные ведущие производители твердых сплавов стараются использовать в производственных процессах высокотехнологичное оборудование.

1.2. Современные технологии и оборудование в производстве твердых сплавов и изделий из них

Процесс получения вольфрамового порошка сводится к восстановлению вольфрама из трехокиси водородом или углеродом, так как даже в случае применения вольфрамовой кислоты или паравольфрамата аммония в первые моменты нагревания они разлагаются с образованием Поэтому получение порошкообразного вольфрама во всех этих случаях определяется ходом процесса взаимодействия трехокиси вольфрама с водородом (или углеродом).

Суммарная реакция образования вольфрама из его высшего окисла при восстановлении водородом может быть описана уравнением \\Юз + ЗН2 = W + ЗН20.

Однако существование промежуточных окислов в действительности делает эту реакцию более сложной, состоящей из нескольких стадий. Реакции на этих стадиях сводятся к образованию промежуточных окислов в результате восстановления водородом и взаимодействия их между собой в твердой фазе, а в некоторых случаях - с металлическим вольфрамом. Более подробное описание процесса получения вольфрама представлено в работах [37-51, 60].

Порошок карбида вольфрама в производстве твердых сплавов получают следующим образом. Порошкообразный вольфрам смешивают всухую с сажей, взятой в расчете на образование WC. Смесь насыпают в графитовые контейнеры, которые затем помещают для прокаливания в электрические печи с водородной атмосферой. Температуру карбидизации изменяют в зависимости от зернистости исходного порошка вольфрама.

Различные способы получения карбидов вольфрама, а также свойства получаемого порошка подробно описаны в работах [3-5,43,46, 67].

Ниже представлены характеристики современной проходной высокотемпературной печи для карбидизации вольфрама (табл.1) Карбиды вольфрама, получаемые на данной печи, с недавнего времени используются на ОАО "Волгабурмаш" для производства буровых твердых сплавов

Таблица 1.1 — Характеристика высокотемпературной графитовой печи для карбидизации с толкателем

Установленная мощность нагрева 3x50= 150 кВ

внутренняя длина зоны нагрева 3.900 мм

длина зоны охлаждения 1.900 мм

потребная площадь длина:9 х ширина:3 х высота:3 м3

материал нагревательных элементов графит

поперечное сечение муфеля ширина: 150 х высота:230 мм

теорет. макс, производительность ок. 30 кг/ч

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Захаров, Дмитрий Александрович, 2014 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Палий, П.А. Буровые долота [Текст] : справ. / П.А. Палий, К.Е. Корнеев. 3-е изд. М.: Недра, 1971.446 с.

2. Кершеибаум, В.Я. Шарошечные долота: международный транслятор -

справочник [Текст] / В.Я. Кершенбаум, A.B. Торгашов (Международная инженерная энциклопедия. Серия "Нефтегазовая техника и технология") М.: AHO "Технонефтегаз", 2000. 248 с.

3. Гавриленко, М.В. Долота нового поколения ОАО «Волгабурмаш» [Текст] / М.В Гавриленко, H.A. Некрасов, А.П. Щербаков // М: Журнал "Горная Промышленность" 2004. №3.

4. Неупокоев, В.Г. Вопросы теории и практики проектирования, производства и эксплуатации буровых шарошечных долот [Текст] / В.Г. Неупокоев СГАУ 2000. 376 с.

5. Ищук, А.Г. Новые конструкции буровых долот ОАО "Волгабурмаш" для глубокого бурения [Текст] / А.Г. Ищук, М.В .Гавриленко, И.Н.Некрасов, Р.М.Богомолов // М:"ВЕСТНИК Ассоциации Буровых Подрядчиков" № 3, 2004 г. с.

6. Богомолов, P.M. Сопоставительный анализ показателей работы буровых долот ОАО "Волгабурмаш" и долот американских фирм [Текст] / P.M. Богомолов, A.B. Торгашев // Хим. и нефт. машиностроение, 1996. №4.С.26-30.

7. Виноградов, В.Н. Абразивное изнашивание бурильного инструмента [Текст] /

В.Н. Виноградов, Г.И. Сорокин, В.А.Доценко М.: Недра, 1980. 207 с.

8. Жидовцев, H.A. Долговечность шарошечных долот [Текст] / H.A. Жидовцев, В.Я. Кершенбаум, Э.С. Гинзбург и др. М.: Недра, 1992. 266 с.

9. Кремлёв, В.И. Исследование напряженно-деформированного состояния при запрессовке твердосплавных элементов вооружения шарошки бурового долота [Текст] / В.И. Кремлёв, Н.В. Носов, Р:М. Богомолов // Вестник СамГТУ 2005. № 39. С.234-238.

10. Морозов, Л.В. Селективная компьютерная сборка буровых шарошечных долот [Текст] /Морозов Л.В //Сборка в машиностроении, приборостроении. №6. 2003. С.24-26.

11. Кремлёв, В.И. Оборудование и методики испытаний элементов шарошечных буровых долот [Текст] / В.И. Кремлёв, И.Д. Ибатуллин, С.М. Крылов.// Машиностроение: сб.тр: Актуал. Проблемы трибологии, межд. науч. практ. конф.2007. т.2. С.80-95.

12. Кремлёв, В.И. Испытания буровых долот на изнашивание [Текст] /В.И Кремлёв, И.Д Ибатуллин.// Высокие технологии в машиностроении: сб. тр. межд. конф. «МИКМУС-2005» М.:ИМАШ РАН 2005. С.23.

13. Борисов, М.А. Влияние тепловых деформаций на качество сборки под сварку резьбовых соединений [Текст] / М.А. Борисов, А.Н. Журавлев // Известия Самарского научного центра РАН. т.И. №3.2009. С.241-244

14. Ищук, А.Г. О химическом составе сталей в отечественных и зарубежных буровых шарошечных долотах [Текст] / А.Г. Ищук, Л.Л. Елуферьева, А.Н. Черакаев // Вестник СамГТУ, № 24. 2004. С. 89-102.

15. Амосов, А.П. Исследование макроскопической структуры долотных сталей [Текст] / А.П. Амосов, А.И. Иванов, А.Г. Ищук, Е.А. Морозова и др. // Вестник СамГТУ. № 14.2002. С. 101-106.

16. Ищук, А.Г. О металлургическом качестве долотных сталей [Текст] // Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков: Сб. ст. по материалам УШ Междунар. научно-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний. 2003. С. 42-44

17. Амосов, А.П. Сравнение микроструктуры долотных сталей отечественного и зарубежного производства [Текст] / А.П. Амосов, А.И. Иванов, А.Г. Ищук, Е.А. Морозова // Известия вузов. Черная металлургия, 2004. № 1. С. 50-53.

18. Ищук, А.Г. О механических свойствах долотных сталей [Текст] / А.Г. Ищук, А.И. Иванов, Т.М. Пугачева // Вестник СамГТУ. № 20,2004. С. 90-94.

19. Головской, А.Л. Особенности структуры и свойств сталей 14ХНЗМА и 15НЗМА после вакуумной цементации [Текст] / А.Л. Головской, В.С.

Муратов, M.B. Надулин // Заготовительные производства в машиностроении. №9. 2005. С. 41 -43

20. Рыжов, Н.М. Управление насыщенностью углеродом диффузионного слоя при

вакуумной цементации теплостойких сталей [Текст] / Н.М. Рыжов, А.Е.Смирнов, P.C. Фахуртдинов // МиТОМ. №8.2004. С. 22 - 27.

21. Толоконников, C.B. Упорядоченная сборка опор скольжения шарошечных буровых долот [Текст] / C.B. Толоконников, И.К. Рыльцев // Феликс : сб. тр. III межд. научно - техн. конф. «Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении» Тюмень.. 2005. С. 256 - 257.

22. Толоконников, C.B. Исследование динамических свойств опор скольжения [Текст] / C.B. Толоконников // Вестник СамГТУ. №41. 2006. С.142 - 147.

23. Богомолов, P.M. О влиянии взаимного расположения режущих кромок зубьев шарошек на разрушение породы [Текст] / P.M. Богомолов, А.П. Поросёнков// изд. им. Мяги : Сб. «Совершенствование конструкций и технологии буровых шарошечных долот», Самара:, 1972. С. 26-30.

24. Богомолов, P.M. Новый метод испытаний зубков буровых долот [Текст] / Р.М.Богомолов, Н.С.Нассиф, Д.Г. Громаковский, И.Д Ибатуллин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2005. №11. С.21-23.

25. Анкудинов, Д.В. Совершенствование технологии ультразвуковой запрессовки зубков шарошечных долот путем применения режима схватывания [Текст] / Д.В. Анкудинов, В.А. Папшев, В.Г. Шуваев // Сборка в машиностроении, приборостроении. М.: Машиностроение. 2011.№7. С. 12-14.

26. Анкудинов, Д.В. Использование ультразвуковых колебаний малой амплитуды для формирования прессовых соединений с анализом прочностных характеристик [Текст] / Д.В. Анкудинов и др. // Вестник СамГТУ 2011. №2 (30). С. 102-110.

27. Штриков, Б.Л. Автоматизированная система научных исследований процессов ультразвуковой сборки [Текст] / Б.Л. Штриков, В.Г. Шуваев, В.А. Папшев // Сборка в машиностроении, приборостроении. «Машиностроение». 2007.№ 12. С. 19-22

28. Пат.2357848 Российская Федерация Способ запрессовки твердосплавных зубков в корпус шарошки бурового долота / Богомолов, P.M. Ищук А.Г., Кремлёв В.И., Носов Н.В. и др.; опубл. 10.06.2009

29. Ахметсагиров, С.М. Влияние химической неоднородности и химического состава на циклическую ударную прочность твердосплавных зубков буровых долот на основе карбида вольфрама [Текст] / С.М. Ахметсагиров, А.Г.Ищук, М.А.Сальников,Г.В.Бичуров// Вестник СамГТУ №2. 2008. С. 119-125.

30. Ахметсагиров, С.М. О влиянии неоднородности распределения кобальтовой связки на циклическую прочность твердосплавных зубков буровых долот [Текст] / С.М. Ахметсагиров, А.П. Амосов, Г.В. Бичуров, А.Г. Ищук, М.А. Сальников// Физика прочности и пластичности материалов: сб.тезисов. 2006. С.104

31. Ахметсагиров, С.М. О влиянии углеродного баланса на циклическую прочность твердосплавных зубков буровых долот [Текст] / С.М. Ахметсагиров, А.П. Амосов, Г.В. Бичуров, А.Г. Ищук, М.А. Сальников // Физика прочности и пластичности материалов: сб.тезисов. 2006. С.200

32. Бичуров, Г.В. О связи механических свойств твердых сплавов с их магнитными характеристиками [Текст] / Г.В. Бичуров, М.А. Сальников, С.М. Ахметсагиров // Физика прочности и пластичности материалов: сб.тезисов. 2006. С.201

33. Захаров, Д.А. Исследование зависимости физико-химических свойств порошка карбида вольфрама от температуры карбидизации [Текст] / Д.А. Захаров, А.Р. Самборук // Наука. Технологии. Инновации : материалы всерос. науч. конф. молодых ученых в 7-ти частях Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2008.4.2 С. 65-67

34. Грабчак, Л.Г. Горноразведочные работы [Текст]: уч.пособие / Л.Г.Грабчак, Ш.Б.Багдасаров, C.B. Иляхин М.: Высшая школа, 2003. 664 с.

35. Пригоровская, Т. А. Статистический анализ отработки типа PDC и прогнозирование их стойкости [Текст] // Нефтегазовое дело 2011. №3. С.41-56

"Г ¿h

36. Маслов, А.Р. Резание металлов в современном машиностроении [Текст] : справ. / М.: Изд. "ИТО", 2008. 300с.

37. Панов, B.C. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них [Текст]: уч.пособие / B.C. Панов, A.M. Чувилин М.: МИСИС, 2001. 427 с.

38. Третьяков, В.И. Твердые сплавы, тугоплавкие металлы, сверхтвердые материалы [Текст] : уч.пособие / В.И.Третьяков, Л.И. Клячко М.: Руда и металлы, 1999.- 264 с.

39. Третьяков, В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов [Текст] : уч.пособие / В.ИЛретьяков и др. М.: Металлургия, 1976, 528 с

40. Панов, B.C. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из

них [Текст] : уч.пособие / В.С.Панов, A.M. Чувилин, В.А. Фальковский М.: МИСИС, 2004.461 с.

41. Delanoe, A. Evolution of the WC grain shape in WC-Co alloys during sintering: Effect of С content [Текст] / A. Delanoe, L.Sabine // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. №27.2009. P.140-148

42. Herber, R.P. Hardmetals with "rounded" WC grains [Текст] / R.P.Herber, W.D.Schubert, B.Lux // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2006. №24. P.360-364.

43. Han, X. On plastic deformation mechanisms of WC-15 wt% Co alloys at 1000°C [Текст] / X.Han, N. Sacks, Y.V. Milman, S. Luyckx // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. №27. 2009. P.274-281

44. Yajiang L., A study on microstructure in the brazing interface of WC-TiC-Co hard alloys [Текст] / L.Yajiang, Z.Zengda, H.Xiao, F.Tao // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. №27. 2002. P. 169-173

45. Бабич M. M., Неоднородность твердых сплавов по содержанию углерода и ее устранение [Текст] / М. М. Бабич и др. АН УССР, Ин-т сверхтвердых материалов. К.: Наукова думка, 1975. 174 с.

46. Андриевский, Р. А. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе [Текст] : Справ. / Р. А. Андриевский, И.И. Спивак Челябинск: Металлургия, 1989. 368 с.

47. Бабич, Б.Н. Металлические порошки и порошковые материалы [Текст]: справ.

/ Б.Н.Бабич, Е.В.Вершинина, В.А. Глебов и др.; под ред. Ю.В. Левинского. М.: ЭКОМЕТ, 2005. 520 с.

48. Григорьев, С.Н. Технология вакумно-плазменной обработки инструмента и деталей машин [Текст] : уч.пособие / С.Н. Григорьев, H.A. Воронин М.: «СТАНКИН», Янус-К. 2005. 508 с.

49. Барвинок, В.А. Физические основы и математическое моделирование процессов вакуумного ионно-плазменного напыления [Текст] : уч.пособие / В.А. Барвинок, В.И. Богданович. М.: Машиностроение, 1999. 309 с.

50. Григорьев, С.Н. Нанесение покрытий и поверхностная модификация инструмента [Текст] : уч.пособие / С.Н.Григорьев, М.А.Волосова. М.: «СТАНКИН», Янус-К. 2007. 324 с.

51. Бондаренко, В.П. Прессование заготовок из твердосплавных смесей [Текст] / В.П. Бондаренко, Г.Ю. Фрейдин, B.C. Мендельсон. М.: Металлургия, 1978. 136с.

52. Джонс, В.Д. Прессование и спекание [Текст] / В. Д. Джонс и др. М.: Мир, 1965.404с.

53. Еременко, В.Н. Спекание в присутствии жидкой металлической фазы [Текст] / В.Н. Еременко, В.И. Лившиц. М.: Металлургия, 1968.124с.

54. Злобин, Г.П. Формование изделий из порошков твердых сплавов [Текст] / Г.П. Злобин и др. М.: Металлургия, 1980. 252с.

55. Котельникова, E.H. Кристаллохимия парафинов: Методы исследования, результаты, поведение в природе [Текст] / Е. Н. Котельникова, С.Н. Филатов. Спб.: Нева, 2002.349с.

56. Либенсон, Г.А. Производство порошковых изделий [Текст] : уч. пособие / Г.А. Либенсон. М.: Металлургия, 1990.240с.

57. Панов, B.C. Исследование поведения пластификатора при нагреве образцов из твердых сплавов [Текст] / B.C. Панов, К.А. Суворов // Изв. Вузов. Цв. Металлургия. 2003. №5. С. 33.

58. Панов, B.C. Исследование закономерностей прессования твердосплавных смесей с различными пластификаторами [Текст] / B.C. Панов, К.Ю.Сердюченко // Изв.вузов. Цветная металлургия. 2006. №6. С.51-55.

59. Уманский, A.M. Прессование порошковых материалов [Текст] / A.M. Уманский и др. М.: Металлургия. 1981. 82 с.

60. Фальковский, В.А. Тенденции совершенствования твёрдых сплавов карбид вольфрама - кобальт [Текст] / В.А.Фальковский, Л.И.Клячко, А.М.Хохлов // Цветные металлы, 2000. №5. С.112-114.

61. Амосов, А.П. Получение многокомпонентных СВС-прессованных катодов на

основе тугоплавких соединений титана для нанесения вакуумно-дуговых покрытий [Текст] / А.П.Амосов, Е.И.Латухин, А.Ф.Федотов, А.А Ермошкин, С.И.Алтухов // «Известия Вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия» 2011 .№1. С.77-83.

62. Fernando Almeida, С.О. Synthesis of tungsten sub-carbide W2C from graphite/tungsten powder mixtures by eruptive heating in a solar furnace [Текст] / С.О. Fernando Almeida, B.Granier, J.-M. Badie // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. №25. 2007. P.351-357.

63. Каталог буровых твердых сплавов «WLS Driiling Со»

64. Каталог нефтегазовых долот ОАО "Волгабурмаш" г.Самара, 2012г.

65. Косолапова, Т.Я. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений

[Текст] : справ.изд. / Т.Я. Косолапова и др. М.: Металлургиздат, 1986. 206 с.

66. Куликов, И.С. Термодинамика карбидов и нитридов [Текст] : справ.изд. / И.С.

Куликов и др. Челябинск: Металлургия, 1988. 320 с.

67. Кржижановский, Р.Е. Теплофизические свойства металлических материалов [Текст]: справ.изд. / Р.Е. Кржижановский и др. Л.: Энергия, 1997. 119 с.

68. Баженов, М.Ф. Твердые сплавы [Текст] : справ. / М.Ф. Баженов и др. М.: Металлургия, 1978.184 с.

69. Киффер, Р. Твердые материалы [Текст] : уч. пособие / Р. Киффер, Ф. Бенезовский М.: Металлургия, 1968. 384 с.

70. Креймер, Г. С. Прочность твердых сплавов [Текст] / Г.С. Креймер и др. М.: Металлургия, 1966.200с.

71. Шатт, В. Порошковая металлургия. Спеченные композиционные материалы [Текст]: уч. пособие / под ред. В. ШаттаМ.: Металлургия, 1983. 283 с.

72. Зеликман, А.И. Металлургия редких металлов [Текст] : уч. пособие / А.И. Зеликман, Г.А. Моерсон М.: Металлургия. 1973. 607 с.

73. Кобахидзе, В. В. Тепловая работа и конструкции печей цветной металлургии [Текст]: уч. пособие / В.В. Кобахидзе М.: Изд-во МИСиС, 1994. 253 с.

74. Францевич, И.Н. Порошковая металлургия: материалы, технология, свойства,

области применения [Текст] : справ./ под ред. И.Н. Францевича и др. Киев: Наукова думка, 1985. 624 с.

75. Кузьмин, Б.А. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы [Текст] : уч. пособие / Б.А. Кузьмин, А.И. Самохоцкий, Т.Н. Кузнецова М.: Высшая школа, 1991. 304с.

76. Берлина, Е.Ю. Прогнозирование прочностных свойств порошковых материалов в зависимости от химической неоднородности: автореф.дис.... канд.техн. наук / Бердина Елена Юрьевна- Пермь, 2001. - 27с.

77. Романова, Н.И. Металлокерамические твердые сплавы [Текст] : уч. пособие /

Н.И. Романова, П.Г. Чекулаев, В.И. Дуев М.: Металлургия, 1970. 352с.

78. Колчин, О.П. Твердые сплавы и тугоплавкие металлы [Текст] / Под ред. О.П Колчина М.: Металлургия, 1971.406 с.

79. Кипарисов, С.С. Оборудование предприятий порошковой металлургии [Текст]

: уч. пособие / С.С. Кипарисов, О.ВЛадалко. М.: Металлургия, 1988г. 447с.

80. Bauer, R. Retrospection on the development of Sinter HIP furnaces [Текст] / R.Bauer, R. Schulten // Современные спеченные твердые сплавы: сб. науч. тр.К.: ИСМ им. В. Н. Бакуля HAH Украины. 2008.

81. Прокопив, H. M. Влияние термо-компрессионной обработки на структуру и свойства сплава WC-Co с добавками Сг3Сг [Текст] / В.П. Бондаренко, О. В.Харченко, И. А. Гнатенко // Сверхтвердые матер. 2006. № 6 С. 47-51.

82. Прокопив, Н.М. Влияние условий охлаждения после компрессионного спекания под давлением газа 2,5 мПа на структуру и физико-механические свойства сплава ВКЮОМ [Текст] / Н.М. Прокопив, О.В. Харченко// Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент - техника и технология его изготовления и применения: сб. науч. тр. К.: HAH Украины. 2010. №13. С.505-511.

83. Прокопив, Н.М. Влияние условий спекания сплава ВК10 ОМ на кинетику и механизмы износа его в условиях чистового и ударного точения [Текст] / Н.М. Прокопив В.П. Бондаренко, О.В. Харченко, И.В. Цап // Резание и инструмент в технологических системах : науч.-техн. сб. Харьков : НТУ ,ДПИ". 2008. Вып. 75. С. 312-327.

84. Монтик, C.B. Исследование влияния технологии механотермического формирования на износостойкость твердых сплавов [Текст] / C.B. Монтик // материалы междунар. науч.-техн. конф. : В 3 ч. Могилев : Белорус.-Рос. ун-т, 2010. Ч. 1.277 с.

85. Лошак, М.Г. Прочность и долговечность твёрдых сплавов [Текст] : уч. пособие

/ М.Г.Лошак Киев: Наукова думка. 1984. 328 с.

86. Справочник по эксплуатационным характеристикам зубков буровых долот «WLS Driiling Со»

87. Ивенсен, В.А. Феноменология спекания и некоторые вопросы теории [Текст] /

В.А. Ивенсен. Москва: Металлургия, 1985.- 247с.

88. Соппег, C.L. [Текст] / C.L.Conner // Proc. 7 Inter. Tungsten Sympos. Goslar (Germany) 1996. С. 171-179.

89. Mc Candlish, L. E. Seegopaul P. Proc-1996 European Conf. on Advan. in Hard Material Production, Stockholm (Sweeden), 1996. Stockholm, 1996. C. 93-100.

90. Pat. 5352269 USA. / L. E. McCandlish et al. Oct. 4 1994.

91. Пат. ДЕ 198 51 459 Al Германия Способ изготовления карбида вольфрама

посредством карбидизации в газовой фазе / Международный патент РСТ WO 00/29325.25.Mai.2000 СО IB 31/34, С04В 35/56.

92. Guo, S. Прогресс в твердых сплавах в КНР [Текст] / S. Guo //Труды 16 Междун. Планзее семинара, Тироль, Австрия. 2005.

93. Петросян, A.C. Порошковая металлургия и технология композиционных материалов [Текст]: уч.пособие / A.C. Петросян Ереван: авт.изд-во, 2007. 240с.

94. Захаров, Д.А. Применение бурового твердого сплава ВК6С для повышения ресурса отрезных резцов [Текст] / Д.А.Захаров, А.В.Сальников, А.П.Амосов // Физика прочности и пластичности материалов : сб.тезисов. 2012. С.68

95. Захаров, Д.А. Упрочнение твердосплавных фрез ионно-плазменным покрытием (TiAlSi)N из катодов марки СВС [Текст] / Д.А. Захаров, А.А Ермошкин, А.П. Амосов, В.Н. Лавро // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. №4(3). Приложение. Т.13. С.119-120.

96. Захаров, Д.А. Влияние условий спекания твердого сплава ВКЮ-ОМ на его структуру и свойства [Текст] / Д.А. Захаров, А.П. Амосов // Вестник СамГТУ №3.2011. С. 110-115

97. Захаров, Д.А. Исследование опытного твердого сплава с повышенной трещиностойкостью для оснащения буровых шарошечных долот [Текст] / Д.А.Захаров, А.П.Амосов, А.В.Сальников // Высокие технологии в машиностроении. СамГТУ. 2010. С. 199-201

98. Захаров, Д.А. Исследование возможностей увеличения механической скорости шарошечных долот за счет изменения структуры твердого сплава [Текст] / Д.А. Захаров, А.В.Сальников // Металлургия и новые материалы : мат-лы Всероссийской (инновационной) молодежной научной конф. СГАУ 2010. С.30-33

99. Амосов, А.П. Оптимизация технологии изготовления наплавочного зернового твердого сплава с однородной структурой и низкой остаточной пористостью [Текст] / А.П. Амосов, Д.А.Захаров, А.В.Сальников // Известия Вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия 2013.№2. С.25-28.

100. Beste, U. Micro-scratch evaluation of rock types—a means to comprehend rock

drill wear [Текст] / U.Beste, A.Lundvall, SJacobson. // Tribology international №37.2004. P.203-210.

101. Beste, U. A new view of the deterioration and wear of WC/Co cemented carbide

rock drill buttons [Текст] / U. Beste, SJacobson // Wear №264 2008. P. 1128-1141

102. Beste, U. Rock penetration into cemented carbide drill buttons during rock drilling

[Текст] / U. Beste, SJacobson, S.Hogmark. // Wear №264 2008. P.l 142-1151

103. Park, K-H. Tool wear in drilling of composite/titanium stacks using carbide and polycrystalline diamond tools [Текст] / K-H.Park, A.Beal, D.Kim, P.Kwon // Wear №271 2011. P.2826-2835

104. Olofsjo, S. Surface failure and wear of cemented carbide rock drill buttons - The

importance of sample preparation and optimized microscopy settings [Текст] / S. Olofsjo, R.Johanson, F.Falsafi, U.Bexell. // Wear №1 2013. P.l-9

105. Fang, Z.Z. Fracture resistant super hard materials and hardmetals composite with

functionally designed microstructure [Текст] / Z.Z.Fang, A.Griffo, B.White, G.Lockwood // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials .№19 2001. P.453-459

106. Yang, X. Wear characteristics of the cemented carbide blades in drilling limestone with water jet [Текст] / X.Yang, X.Li, Y.Li // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials.№29 2011. P.320-325

107. Фомина, O.H. Порошковая металлургия: Энциклопедия международных стандартов [Текст] : справ. / О.Н. Фомина, С.Н.Суворова, Я.М.Турецкий М.: ИПК Изд.стандартов, 1999г. 312с.

108. Wang, X. Mechanical properties and wear resistance of functionally graded WC-Co

[Текст] / X.Wang, К S.Hwang, M.Koopman, Z.Z. Fang // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. №36 2013. P.46-51

109. Ren, X.,A review of cemented carbides for rock drilling: An old but still tough challenge in geo-engineering [Текст] / X.Ren, H.Miao, Z.Peng // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials.№39 2013. P.61-77

ПО.Береснев, В.М. Нанокристалпические и нанокомпозитные покрытия, структура, свойства [Текст] / В.М. Береснев, А.Д. Погребняк, H.A. Азаренков,

B.И. Фареиик, Г.В. Кирик // Физическая инженерия поверхности. 2007. Т. 5. № 1-2. С. 4-27.

Ш.Мержанов, А.Г. Процессы горения и синтез материалов [Текст] / А.Г.

Мержанов. Черноголовка: ИСМАН, 1998. 512 с. 112. Левашов, Е.А. СВС композиционных мишеней на основе карбонитрида, силицида и алюминида титана для ионо-плазменного осаждения многофункциональных покрытий [Текст] / Е.А. Левашов, Ю.С. Погожев, A.C. Рогачев и др. // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2010. №3. С. 27-33. ПЗ.Вадченко, С.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез пористых материалов на основе Ti-Si-Al-C [Текст] / С.Г. Вадченко, В.И. Пономарев, А.Е. Сычев // Физика горения и взрыва. 2006. т. 42. №2. С. 5360.

114. Васильев, Е.К., Нахмансон, М.М. Качественный рентгенофазовый анализ[Текст] : уч.пособие / Е.К. Васильев, М.М. Нахмансон. Новосибирск: Наука, 1986.

115. Цифровая микроскопия: Материалы школы - семинара. 4.1. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 91с.

116. Амитан, Г.Л. Справочник по электрофизическим и электрохимическим методам обработки [Текст]: справ. / Г.Л. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. Барон и др.; под общ.ред. В.А.Волосатова. Л.: Машиностроение, 1988. 719 с.

117. Гнесин, Г.Г. Керамические инструментальные материалы [Текст] / Г.Г. Гнесин, И.И. Осипова, Г.Д. Ронталь и др. Киев: Техника, 1991. 388с.

118. Литвинов, A.A. Наплавка замков бурильных труб [Текст] / А.А, Литвинов // Территория Нефтегаз №3.2013. С 12-13.

119. Бессон, А. Новый взгляд на режущие элементы буровых долот [Текст] / А. Бессон, Б. Берр, С. Диллард, Э. Дрейк и др. // Нефтегазовое обозрение. 2002.

C.4-31

120. Бондаренко, В.П. Перспективы управления процессом формирования карбидного скелета в спеченных твердых сплавах системы WC-Co [Текст] / В.П. Бондаренко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент - техника и технология его изготовления и применения: сб. науч. тр. К.: НАЛ Украины. №13. 2011.С.423-437

121. Luycks, S. Increasing the abrasion resistance without decreasing the toughness of WC-Co of a wide range of compositions and grain sizes [Текст] / S. Luycks , N.Sacks, A.Love // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, № 25. 2007. P 57-61

122. Makhele-Lekala, L. Semi-empirical relationship between the hardness, grain size and mean free path of WC-Co [Текст] / L. Makhele -Lekala, S. Luyckx, F.R.N. Nabarro // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, №19. 2001.P.245-249

123. Захаров, Д.А. Повышение эффективности твердых сплавов в производстве буровых долот [Текст] / Д.А. Захаров, А.В. Сальников // Наукоёмкие технологии в машиностроении. №8. 2013. С. 10-19

124. Захаров, Д.А. Влияние режимов смешивания порошков на структуру и физико-механические свойства твердого сплава ВК10С [Текст] / Д.А. Захаров, А.В.Сальников // Вестник СамГТУ. №2.2013. С.79-83

125. Захаров, Д.А. О буровых твердых сплавах на основе высокотемпературных карбидов вольфрама [Текст] / Д.А. Захаров, А.П. Амосов, А.В. Сальников, М.А. Сальников // Известия Вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия 2014.№1. С.29-34.

126. ГОСТ 20019 - 74 Сплавы твердые - спеченные. Метод определения предела прочности при поперечном изгибе.

ГОСТ 3.1105 Форма 2

f f

Uv6n. V.

Взэд» 0220000115

Подо

"Волгабурмаш" ЗВК9-5, ЗВК9-12 02265.00010

УТВЕРЖДАЮ Техн1 нач,

С.М. Крылов W~ 2013 г.

КОМПЛЕКТ ДОКУМЕНТОВ на типовой технологический процесс изготовления зернового твердого сплава

Начальники

н.и. Попов У^' 2013 г.

Начальник ОТиЗ

О.В. Бокова ' ■лСг' абгу-С'п-сЪ- 2013 г.

мк цеха № 05

Начальник ТО - главный технолог

CiL^f д.А. Скворцов ".У/"/ . ^ 2013г.

Гла!

[етгллург

A.B. Сальников 2013 г.

- З.Н. Сорокин ■¿£>'" 2013 г.

Контрольный элгз.

О

W

ТЛ

Дубл

Взаи 0220000115

Подп

ГОСТ 31121 Форма 1

02265.00010

Разработал Захаров ¿to£fJ ОАО «Волгабурмаш» ЗВК9-5, ЗВК9-12

Проверил Подкатов }3.¿>fn 55265.00010

Согласовано

Нормировал Шаповалова Зерновой твердый сплав

Н контроль Мухометьярова ¿Z mmw £ЧгШ

А Пек Уч. 1РМ 1 Опев. 1 Код. (^именование oneoauuu 1 Обозначение докт !,нта

Б Код наименование оборудована |СМ |Проф Р УТ КР ЕН Кшш

к/м Наименование детали, сб. единицы или мэтеоиапа I Обозначение, код опп ЕВ ЕН КИ Нрасхода

Р Время

А 01 105 01 1 005 Транспортирование 1 ИОТ29.52-081-12

Б 02 Тележка 8243, тележка 7145А ! 1306 2 1 5

0 03 Транспортировать твердосплавную смесь ВК9Сна операцию формования и гранулирования

04

А 05 105 01 010 Наладка ТИ 25265 00038 НОТ 29.52-148-10

Б 06 00275-01- Вырубной пресс 20-75"Baldwin Defiance' 1306 4 1

007 Настроить пресс в соответствии с режимами, указанными в ТИ 1

08

А 09 105 01 015 Формование и гранулирование ТИ 25265.00038 ИОТ 29.52-148-10

Б10 00275-01 - Вырубной пресс 20-75 'Baldwin Defiance' 1306 4 1

11 00290-01/02 - Гранулятор'Stokes'

012 Прессовать твердосплавную смесь в диски на прессе с последующим их разрушением в грануляторе

13 Для изготовления гранулированного порошка применять следующие сетки на грануляторе:

14 для смеси на ЗВК9-12- ¡ сетка 1,4-0,65-12X18Н9Т ГОСТ 3826; ¡

15 для смеси на ЗВК9-05 сетка-1,0-0,55-12X18Н9Т-0-1ТУ-14- 4-1561-89 •

КТТП

** ^ aft «s¡«*fií

ОАО "Волгабурмаш" 25265.00038

Изготовление зернового твердого сплава

02265.00010

утвстждлр

Техтч£жьфйиректор /у^гх С.М.Крылов 2013 г.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ

И.о . начальника ТО -главного технолога СХ ^&*^А.А.Скворцов и сг* С* 2013 г.

Сдай I металлург

А.В. Сальников 2013 г.

Ир «

____ 5.Н. Сорокин

, * Р&> 2013г.

¿и

Разработал

Вед. инженер-технолог ГМетО ТО

- Захаров

"-ЗС РЪ 2013 г.

ТЛ

«УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор ОАО Лволгабурмаш»

_г | / МЛ. Мазуров

«26 » ЦаеЦдкл. 2011г.

Акт № 3

о внедрении предложения об улучшении

от «26» декабря 2011 г.

Регистрационный номер предложения об улучшении № 6. протокол № 10. 11 Название предложения Изготовление и использование резцов из твердого сплава ВК6С с улучшенными механическими свойствами для отрезки и обжатия концов прутка на станке для изготовления электродов.

Внедрено с «26» декабря 2011 г. в цехе ЛЬ 5 _

(где)

в соответствии с описанием предложения об улучшении.

Объем использования составляет станок для изготовления электродов

(количество, номер станка(ов), номера долот и т.п.)

Ответственность за дальнейшее использование предложения об улучшении

возлагается на _начаштка цеха N9 5 Сиротим ЯА._;_

который обязан в случае прекращения использования указанного предложения об улучшении поставить об этом в известность ответственного по улучшениям в течение 5 дней.

Расчетный годовой экономический эффект:_нет_

Технический директор -начальник СКБ

Начальник ПЭО

Ответственный по улучшениям

С.М. Крылов И.В. Глазова А.И. Стрыгин

С началом использования предложения об улучшении «2£>> 2011 г. Автор(ы)

Исполнитель(и)

,шен(ы) Шейгас С.Н. Захаров Д.А. Лукьянов СМ. ^л^у Гринцевич А.П.

«Утверждаю»

АКТ

:хнический директор -

?/>> 201 Зг

Начальник СКБ ¿Йолгабурмаш» _Крылов С.М

Внедрения результатов диссертационной работы Захарова Д.А.

Настоящий акт составлен в том. что разработки, включенные в диссертацию Захарова Дмитрия Александровича " Повышение эффективности использования твердых сплавов в производстве буровых долот" на соискание ученой степени кандидата технических наук были использованы и внедрены в производстве твердых сплавов ОАО "Волгабурмаш" для изготовления твердосплавного вооружения буровых долот, а именно:

для твердосплавных смесей марки ВК9С'. используемых при изготовлении зернового твердого сплава и шаров для мокрого размола внесена операция "подшихтовка" смеси избытком углерода марки Т-900-Т с приведением к значению С0бЩ=6,25% Данное изменение внесено в т ехнологическую инструкцию №25265.00036 "Дозирование весовое, обработка порошков измельчением в аттриторах

• установлены технологические режимы процесса сушки распылением для каждой марки сплава - давление распыления: 1)6Бар для смесей марки ВК10С, ВК15С.ВК15К и ВК16С; 2)7Бар для смесей ВК6С и ВК9С; в процессе сушки распылением применять дюзы следующего диаметра: для смеси ВК6С - 1,6мм., для ВК10С - 1,8мм., для ВК15С.ВК15К и ВК16С- 2,0мм.

Эти изменения внесены в технологическую инструкцию №25265.00029 «Сушка распылением. Галтовка и просев»

изменены режимы спекания для зернового твердого сплава и шаров для мокрого размола с применением вакуумного спекания вместо водородного. Данное изменение внесено в технологическую инструкцию №25265.00034 "Спекание твердосплавных изделий";

• разработана и введена в стандарт предприятия СТП 05749180-582-07 новая марка твердого сплава ВК15К с повышенной трещиностойкостью:

переработаны и согласованы с изготовителями технические условия на высокотемпературный карбид вольфрама ТУ 48-4205-83-2012 «Карбид вольфрама порошкообразный специального назначения» с введением новых марок \УС2 и

переработан технологический процесс №02265.00010 и технологическая инструкция №25265.00038 "Изготовление зернового твердого сплава"

изменена марка сплава для изготовления формообразующих пуансонов для прессования твердосплавных зубков с ВК25 на ВК15С. Это позволило повысить износостойкость и увеличить срок службы пуансонов.

\VC11.5,

-ф/

Главный металлург

Сальников А.В

Начальник технического отдела

Скворцов А.А.