Obrabotka Metallov 2014 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (65) 2014 30 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ подбирать марку сплава при изготовлении зуб- ков той или иной формы для эффективного раз- рушения конкретных горных пород. Повышение износостойкости породоразру- шающего инструмента является значительным резервом увеличения производительности тру- да при бурении скважин. Увеличение ресурса инструмента сокращает затраты времени на не- производительные операции, повышает непре- рывность рабочего процесса, снижает энерго- затраты и материальные затраты на сооружение скважин. Существующие способы упрочнения твер- дых сплавов из-за большой сложности и малой эффективности не нашли широкого применения при создании породоразрушающего инструмен- та. Практически отсутствуют способы повы- шения износостойкости серийно выпускаемого инструмента. Поэтому создание породоразру- шающего инструмента с высокими эксплуатаци- онными показателями является актуальной про- блемой и ее решение станет существенным резервом дальнейшего роста эффективности бу- ровых работ [1]. Одним из перспективных методов повы- шения долговечности твердосплавных метал- лорежущих инструментов является магнит- но-импульсная обработка (МИО). В известной монографии Б.В. Малыгина [2] широко пред- ставлено магнитное упрочнение различных ин- струментов и деталей машин. Метод магнитно-импульсной обработки ме- таллов известен достаточно давно и основан на технологическом использовании энергии силь- ных импульсных магнитных полей. Первая в мире промышленная магнитно-импульсная уста- новка типа «Magneform-1» была изготовлена в 1962 году известной американской фирмой Gen- eral Dynamics Corparation [3]. В бывшем СССР работы по исследованию и разработке техноло- гического оборудования для обработки металлов давлениемМИО были начаты в 1962 году в Харь- ковском политехническом институте под науч- ным руководством С.М. Фертика. Итогом работы этой группы ученых явился известный справоч- ник по МИО металлов [4]. Результаты исследований [5, 6] показали, что магнитная импульсная обработка позволяет до- полнительно повысить твердость и прочность материалов, не упрочняемых термической об- работкой. Так, после импульсной обработки стали 08 ее твердость по Бринеллю (НВ) повы- силась с 1142 до 1550 МПа. У конструкционной стали 40Х твердость по Роквеллу (НRC) возрос- ла с 32 до 36 единиц, а у инструментальной ста- ли Х10СФЮТ – с 60 до 65 единиц. При этом отмечается, что импульсное воз- действие приводит к существенному измельче- нию зерна (в 2…3 раза), для новых зерен харак- терна зубчатость границ. Таким образом, после импульсного воздействия в сталях наблюдаются структурные признаки двух процессов: высоко- скоростной сдвиговой микропластической де- формации по механизму двойникования и дина- мической рекристаллизации. Если для быстрорежущих сталей метод МИО для повышения износостойкости в насто- ящее время находит широкое применение, то для твердых сплавов в ряде работ использование МИО вызывает сомнения [7]. Однако в работе [8] приводятся экспериментальные данные по различным высокоэнергетическим воздействи- ям на зубки буровых коронок, изготовленных из твердого сплава ВК8: облучение гамма-кван- тами, быстрыми электронами и магнитно-им- пульсной обработкой. При этом отмечается, что МИО является наиболее технологичным мето- дом из использованных, приводит к увеличению микротвердости и уменьшению размеров зерна карбида вольфрама в твердом сплаве. Новым решением поверхностного упроч- нения твердосплавного металлорежущего ин- струмента служит комбинированная магнит- но-импульсная обработка, которая основана на воздействии импульсного магнитного поля вы- сокой напряженности на предварительно нагре- тую обрабатываемую поверхность с целью улуч- шения ее механических и физических свойств [9–10]. Новизна и эффективность предлагаемого способа подтверждается патентом РФ на изобре- тение №2339704 [11]. С учетом сказанного целью данной работы является оценка возможности применения мето- да комбинированной магнитно-импульсной об- работки для повышения износостойкости твер- досплавных зубков, используемых в качестве породоразрушающего инструмента при бурении скважин.