Державки різців.
Державки різців виготовляють методом штампування з наступною механічною обробкою. Корпуси державок виготовляють з легованих 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 і зношеності.
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 інструменту.
З метою підвищення зносостійкості гірничих інструментів їхню ріжучу частину, оснащують металокерамічними або твердими сплавами. Завдяки своїм високим експлуатаційним властивостям і простоті армування інструменту найбільше поширення здобули металокерамічні тверді сплави групи ВК (вольфрамо-кобальтові). 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 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.
Рис.3 Твердосплавні вставки ВК породоруйнівного інструменту
Необхідна висота пластинки твердого сплаву (мм)
Ha = H0 + m3a1 + hср.до , мм.
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.
Види пазів для закріплення породоруйнівних вставок в державках різців наведено на Рис. 4. Пластинки повинні бути розташовані так, щоб
твердий сплав працював на стиск. Для цього треба знати положення результуючого навантаження на інструмент, яке у різців залежить від товщини стружки, міцності породи і ступеня затуплення.
1
2
Рисунок 4. Види пазів для вольфрамокобальтових вставок різців:
а- відкритий; б- закритий; в- напівзакритий;
1-твердосплавна вставка; 2-державка різця.
Для армування алмазних гірничих інструментів ( Рис.5) для буріння гірських порід високої міцності використовують природні і синтетичні алмази
Природний алмаз — мінерал, який має найвищу твердість серед відомих у природі матеріалів. Його мікротвердість по Вікерсу дорівнює 100000 МПа, модуль пружності — 900000 МПа, а міцність на стиск — лише 2000 МПа. Термостійкість алмаза дуже висока — графітизуватись він починає при температурі 800—1000 °С.
Рис. 5 Породоруйнівний інструмент з алмазним армуванням
Поряд з високою твердістю алмази характеризуються підвищеною крихкістю, що варто враховувати при виготовленні і 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 .
Синтетичні алмази – за фізичними та хімічними властивостями не відрізняються від природних. Промисловий синтез алмазів відбувається з графіта в спеціальних камерах при тиску (50 – 120)102 МПа та температурі до 30000С з присутністю метало розчинника (нікелю, марганцю,заліза та інш) Найбільш широке застосування знайшли полікристалічні алмази АРСЗ.
Так як розміри зерен алмазів малі, то алмазні інструменти працюють за принципом мікрорізання.
Славутич – надтвердий матеріал, який розроблений спеціально для оснащення бурових інструментів, за зносостійкістю такий же як і алмази.