Державки різців.
Державки різців виготовляють методом штампування з наступною механічною обробкою.
Корпуси державок виготовляють з легованих, стійких до зношування сталей: хромонікелевих, хромонікельмолібденованадієвих, хромокремнемарганцевих і т.д. Застосування цих сталей у сполученні з відповідними технологічними операціями сприяє зниженню напруг у пластинах твердого сплаву, якими армують державки, і підвищенню показників міцності. Найбільш широко застосовують такі марки сталей:
Різці вуглевидобувних і прохідницьких комбайнів................................………………………………...ЗОХГСА, 35ХГСА
Коронки для ударно-поворотного, ударно-обертального, обертально-ударного буріння….......35ХГСА, ЗОХГТ 45ХН, 38ХНЗМФА, 40ХН2МА, 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА
Різці обертального буріння шпурів і свердловин..................У7, 45М2, 35ХГСА
Шарошечні долота...................................................................20ХНЗА ,17НЗМА
Піки відбійних молотків...............................................................Ст. 45, Ст. 50
Бурові штанги.....................................У7, У8, ДО32П-55С2,Ш22-55СА, ЗОХМ
Д ля зниження напруг у паяному з'єднанні без різкого охолодження рекомендується застосовувати сталі мартенситного класу 38ХНЗМФА і 45ХНЗМФА, що гартуються на повітрі.
При температурі 200—350°С, коли припій втрачає пластичність, у сталях цього класу відбуваються мартенситні перетворення, розміри пазів збільшуються і тим самим знижуються або зовсім усуваються термічні напруги. Аналогічний ефект виходить у сталей перлітного класу ЗОХГСА і 35ХГСА при ізотермічному загартуванні в селітрових ваннах після пайки.
Твердосплавні вставки гірничого породоруйнівного інструменту.
Для армування застосовують пластинки і керни твердого сплаву. Пластинки бувають із плоскою опуклою циліндричною або опуклою клиноподібною передньою поверхнею і інших форм. Ріжучі крайки є прямолінійні і криволінійні. Найбільш міцні пластинки з опуклою передньою поверхнею й округлою формою крайка, що ріже. Керни застосовують круглого й інших поперечних переріз діаметром 8 — 12 мм і більш.
Необхідна висота пластинки твердого сплаву (мм)
Ha = H0 + m3a1 + hср.до,
де Н0 — залишок пластинки твердого сплаву в пазу, мм; m3 — число переточувань за час служби інструменту; а1 — знос пластинки по висоті на одне заточення, мм; hср. до — середня висота контакту різця з породою, мм.
Товщина армування вибирається з умов міцності на вигин і на удар. Пластинки мінімальної товщини (4 мм) застосовують для різців при свердлінні вугілля ручними гірничими свердлами, пластинки товщиною 4 — 5 мм — для бурових різців по породі, пластинки товщиною 5—8 мм і більше — для різців комбайнів, пластинки товщиною 8—12 мм — для коронок ударного буріння. Керни діаметром 8—10 мм використовують для різців і бурових коронок, діаметром 12 мм — для бурових коронок, діаметром 12—20 мм — для штирьових шарошок прохідницьких комбайнів, діаметром 9—16 мм — для різців типу РКС. Пластинки повинні бути розташовані так, щоб твердий сплав працював на стиск. Для цього треба знати положення результуючого навантаження на інструмент, що у різців залежить від товщини стружки, міцності породи і ступеня затуплення. При різанні міцних порід і включень, а також при динамічному навантаженні для збільшення міцності крайків, що ріжуть, треба застосовувати негативний кут, рівний 20-25 , і зробити притуплення леза; розмістити пластинки у закритому або напівзакритому пазу, (див. рисунок 2).
.
1
2
Рисунок 2. Види пазів для вольфрамокобальтових вставок різців:
а- відкритий; б- закритий; в- напівзакритий;
1-твердосплавна вставка; 2-робоча частина (головка).
З метою підвищення зносостійкості гірничих інструментів їхню ріжучу частину, оснащують металокерамічними або наплавлюваними твердими сплавами. Завдяки своїм високим експлуатаційним властивостям і простоті армування інструменту найбільше поширення здобули металокерамічні тверді сплави групи ВК (вольфрамокобальтові). Ці сплави одержують спіканням суміші порошків монокарбіду вольфраму і кобальту при температурі 1320-1480 °С. Монокарбід вольфраму -з'єднання твердістю 1730 Мпа з температурою спікання 2600 °С - представлений в сплавах у виді зерен розміром 1-5 мкм (основна маса). Кобальт у сплаві — цементуюча складова. Твердість кобальту в 4—5 разів нижча, ніж карбіду вольфраму, температура плавлення 1350 °С. Кобальт добре змочує карбід вольфраму, у сплаві він знаходиться не в чистому виді, а містить тверді розчини вольфраму і вуглецю (від 1 до 8—10% по масі).
За структурою сплави бувають: дрібнозернистими (розмір зерен до 1 мкм), средньозернистими (розмір зерен 1— 2 мкм) і грубозернистими (розмір зерен 2—5 мкм). Дрібнозернисті сплави при однаковому хімічному складі мають великі твердість і зносостійкість, але меншу міцність, чим грубозернисті. Останні мають підвищені міцність і ударну в'язкість, але більш низьку зносостійкість.
У гірничій промисловості широко застосовуються середньо- і грубозернисті сплави Внаслідок недостатньої міцності дрібнозернисті сплави поки не використовують.
Для армування гірничих інструментів використовують також природні і синтетичні алмази.
Природний алмаз — мінерал, що володіє найвищою твердістю серед відомих у природі матеріалів. Його мікротвердість по Виккерсу дорівнює 100000 МПа, модуль пружності — 900000 МПа, а міцність на стиск — лише 2000 МПа. Алмаз стійкий проти кислот, на нього не діє навіть царська горілка. Термостійкість алмаза висока — графітизируватись він починає при температурі 800—1000 °С.
Поряд з високою твердістю алмази характеризуються підвищеною крихкістю, що варто враховувати при виготовленні й експлуатації алмазного інструменту. Алмаз володіє самим великим модулем пружності в порівнянні з іншими відомими високотвердими матеріалами, що є одна з причин високих властивостей алмазних ріжучих інструментів.
РІЗЦІ ПРОХІДНИЦЬКИХ КОМБАЙНІВ
У залежності від міцності порід, що руйнуються, виконавчі органи прохідницьких комбайнів оснащують різцями чи шарошками.
Різці розділяють на радіальні і тангенціальні.
Характеристики різців прохідницьких комбайнів приведені в таблиці 1, (див. додаток А).
Різці ШБМ2С-1-04 призначені для оснащення виконавчих органів прохідницьких комбайнів, що працюють по калійних солях.
Різці породні РПП-2 призначені для прохідницьких комбайнів 4ПП-2 при проведенні підготовчих виробок.
Різеці поворотні РКС призначені для оснащення виконавчих органів прохідницьких комбайнів при проведенні підготовчих виробок по вугіллю і породам – РКС-1 з межею міцності до 70 МПа (коефіцієнтом міцності до 5) і показником абразивності до 15 мг. Різець поворотний РКС-2 призначений для прохідницьких комбайнів, що працюють по вугіллю з межею міцності до 84 МПа (коефіцієнт міцності до 6) і показником абразивності до 15 мг.Різець поворотний РКС-3 призначений для прохідницьких комбайнів 4ПП-2, 4ПП-5 при проведенні підготовчих виробок суцільним вугільним вибоєм (глинисті і піщанисті сланці міцністю до 84 МПа (коефіцієнт міцності до 6)), і показником абразивності до 18 мг.
Усі різці типу РКС мають кільцеву проточку з боку торця хвостовика, призначену для розміщення в ній елемента кріплення різця.
Різці Д6.22 призначені для прохідницьких комбайнів ПК-8М при роботі з калійними солями. На рисунку 3 показані різці прохідницьких комбайнів.
Вивчення параметрів та ознайомлення з конструкціями породоруйнівного інструменту гірничих машин проводиться на стенді гірничого інструменту в лабораторії кімнати 204.
Рисунок 3. Різці прохідницьких комбайнів
РІЗЦІ ОЧИСНИХ КОМБАЙНІВ
До робочого інструменту очисних комбайнів відносять наступні типи різців:
Р — радіальні, Т — тангенціальні, РТ — радіально-торцеві
(див. рисунок 4). Область застосування різців визнач ається їхніми конструктивними особливостями і встановлюється в технічних умовах, розроблювальних на кожен тип різця чи їхню групу. Різці для очисних комбайнів приведені в таблиці 2.,технічні характеристики в таблиці 3 , (див. додаток А).
Різці очисних комбайнів армуються пластинками твердого сплаву групи ВК (вольфрамокобальтовими), головна ріжуча поверхня, яких як правило, виконанна за радіусом; передня поверхня пластинок має овальну, овально-плоску або клиновидну форму.
Різці очисних комбайнів є таких видів:
різці ЗНЗ – призначені для оснащення цепних виконавчих органів комбайнів “Кировец”;
різці УМК-90 і МК-1-14А – призначени для установки відповідно на реверсномих барабанах очисних комбайнів МК-67;
різці ЗР-2-80 – застосовуються на конвеєростругах 1АЩМ, 1АНЩ, 2АНЩ і комбайнах “Поиск-2”;
різці РО-100 – призначені для оснащення шнекових виконачих органів комбайнів типів ПУ16-ПУ20;
різці КБ-02 – призначені для установки на коронках очисних комбайнів типу БКТ,2КЦТГ і інших
В закордонних країнах для очисних комбайнів, пріміняють радіальні різці, які випускають фірми: “КАРАМЕТ” “Кеннаметал” (США), “Хой” (Великобританія), “Крупп відіа” (Німетчина), “Сандвік” (Швеція).
Так, різець типа НР фірми “Хой” (Великобританія) є аналогом відчизняного різця ЗР4-80, має виліт 75 мм, Рохміри прямокутного хвостовика 25*41 мм; різець Р400 цієї ж фірми – аналог різця РО-100 – має виліт 100 мм і роміри перерізу прямокутного хвостовика 30*50 мм.
При подальшому вдосконаленніінструменів очисних комбайнів, на ряду з подальшим півищенням міцності і зносостійкісті, необхідно використовуючи розрахункові методи, знизити масу армуючих інструментів і дефіцитних твердих сплавів.3
Рисунок 4. Різці очисних комбайнів
РІЗЦІ ТА КОРОНКИ ДЛЯ СВЕРДЛ ТА БУРОВИХ МАШИН
Різці для свердління шпурів за призначенням поділяються на вугільні, і породні.
Вугільні різці призначені для ручних свердл при роботі з вугіллям будь-якої міцності по породах з коефіцієнтом міцності до f = 3 по шкалі проф. М. М. Протодьяконова. Вугільний різець РУ-43 призначений для обертового буріння шпурів ручними свердлами, по породах низької і середньої міцності. Кут загострення по головній і допоміжній ріжучим поверхням дорівнює 65. На кам’яних і калійних рудниках ефективно використовуються різці РМС-43. На території України широко використовуються різці РУ-4М, особливо в Донецькому вугільному басейні.
Для вугільних різців характерна наявність великих діаметрів отвору і нульових передніх кутів, що дозволяє знизити зусилля подачі.
Породні різці в порівнянні з вугільними мають меншу величину отвору, діаметри якого знаходиться в межах 8-12 мм і більш короткі пір’я.
Конструкції серійних різців та параметри бурової штанги приведені на рисунку 5.
Породні різці РП-42 мають високу міцність і забезпечують високі швидкості буріння при зусиллях подачі до 20 кН.
Прагнення підвищити міцність ріжучих країв привело до численних спроб створення нових різців, РПХ-2 і РПХ-3, розроблених Інститутом геотехнічної механіки АН України. Іспити на міцних породах показали, що ці різці мають високу міцність, однак для забезпечення належних швидкостей буріння вони вимагають значних зусиль подачі — до 25 кН і більше. Різці застосовують на деяких підприємствах кольорової металургії.
Створення нових бурових різців повинне йти по шляху: підвищення стійкості і міцності у зв'язку із енергетичними і силовими параметрами бурових машин; підвищення термостійкості різців для міцних порід з метою збільшення частоти їхнього обертання і відповідно продуктивності; застосування нових матеріалів (включаючи алмази і безвольфрамові сплави); уніфікації і поліпшення якості виготовлення.
Конструкції найбільш поширених різців показані на рисунку 5. При цьому використовують бурові штанги шестигранного і круглого перерізів, з каналами для промивання такі конструкції найбільш ефективно застосовуються при ударно –поворотному бурінні.
Рисунок 5. Бурові вугільні і породні різці.