Влияние криогенной обработки на изменение свойств синтетических алмазов и эффективность их применения в буровом инструменте

Рейтинг:   / 1
ПлохоОтлично 

Авторы:

В.Н. Ткач, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины, заведующий лабораторией г. Киев, Украина

А.М. Исонкин, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины, старший научный сотрудник, г. Киев, Украина

Реферат:

Цель. Оценка влияния повышения прочности синтетических алмазов в результате изменения их исходного напряженно-деформированного состояния после криогенной обработки на работоспособность породоразрушающего инструмента. В качестве объекта исследований были выбраны синтетические термопрочные алмазы АС160Т зернистостью 355/300 мкм.

Методика. В статье предложена методика оценки прочности синтетических алмазов при одноосном сжатии до и после криогенной обработки в среде жидкого азота. Изменение исходного напряженно-деформиро­ванного состояния алмазов, способствующее повышению их прочности в результате криогенной обработки, основано на немонотонном изменении интегральной интенсивности дифракционной составляющей линии Косселя, обусловленном изменением дефектной структуры. Работоспособность алмазного породоразрушающего инструмента оценивалась по результатам исследований износостойкости импрегнированных буровых коронок и энергетических затрат при бурении ими горной породы.

Результаты. Изучен характер изменения статической прочности алмазов из пробы, подверженной криогенной обработке. Практический интерес представляет существенное повышение значений прочности алмазов путем их перераспределения в сторону увеличения в пробе зерен с прочностью в диапазоне 350Н–500Н. Для алмазов с исходной прочностью зерен в диапазоне 500Н–550Н рост этого показателя незначителен, что можно объяснить низким уровнем изменения исходного напряженно-деформированного состояния кристаллов.

Научная новизна. Установлено, что после низкотемпературного термоциклирования происходит повышение статической прочности синтетических алмазов, вызванное необратимым изменением исходного напряженно-деформированного состояния кристаллов, обусловленное упорядочением дефектной структуры кристаллической решетки.

Практическая значимость. Показаны преимущества использования метода криогенной обработки синтетических алмазов перед их использованием для оснащения алмазного породоразрушающего инструмента. Повышение статической прочности синтетических алмазов, используемых для оснащения буровых коронок, благодаря использованию данного метода, способствует повышению показателей их работоспособности.

Список литературы / References

1. Сверхтвердые материалы в геологоразведочном бурении / [Зыбинский П.В., Богданов Р.К., Исонкин А.М., Закора А.П.] –Донецк: Норд-Пресс, 2007. –244 с.
Zybinsky, P.V., Bogdanov, R.K., Isonkin, A.M. and Zakora, A.P. (2007), Sverkhtverdye matersaly v geololgorazvedochnom burenii [Superhard Materials in Geological Prospecting Drilling], Nord-Press, Donetsk, Ukraine.
2. Влияние физико-химических свойств высокопрочных порошков синтетического алмаза на эксплуатационные характеристики бурового инструмента / [Новиков Н.В., Богатырева Г.П., Исонкин А.М. и др.] // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: cб. научн. трудов по материалам Международной научн. конф. – Вып.11. – К.: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН Украины, 2008. – C. 243–250
Novikov, N.V., Bogatyreva, G.P. and Isonkin, A.M. (2008), “Influence of Physical and Chemical Properties of High-Strength Synthetic Diamonds on Operating Characteristic of Drilling Tool”, International Conference “Rock-Destruction and Metal-Processing Tool – Technique, Technology of Its Production and Application”, Kiev, Ukraine, Vol. 11. pp. 243–250.
3. Рябчиков С.Я. Объемное упрочнение твердосплавного и алмазного породоразрушающего инструмента с целью повышения его эксплуатационных показателей: автореф. дис. на здобуття наукового ступеня доктора техн. наук: 25.00.14 / Рябчиков Сергей Яковлевич. –Томск, 2002 – 42 c.
Ryabchikov, S.Ya. (2002), Obyemnoye uprochneniye tverdosplavnogo i almaznogo porodopazruchayushchego instrumenta s tselyu povysheniya ego ekspluatatsyonnykh pokazateley: Abstract of the Dr. Sci. (Tech.) dissertation, 25.00.14, Tomsk National University, Tomsk, Russia, p. 42.
4. Будюков Ю.Е. Алмазный породоразрушающий инструмент / Будюков Ю.Е., Власюк В.И., Спирин В.И. – Тула: ИПП „Гриф и К“, 2005. – 288 с.
Budyukov, Yu.Ye., Vlasyuk, V.I. and Spirin, V.I. (2005), Almazny porodorazruchayushiy instrument [Diamond-Drilling Tool], IPP“Grif i K”, Tula, Russia.
5. Ткач В.Н. Низкотемпературное упорядочение структуры алмаза / В.Н. Ткач // Сверхтвердые материалы. –1997. – №6. – С. 3–8
Tkach, V.N. (1997), “Low-Temperature Streamlining of the Diamond Structure”, Sverchtverdye materialy, Vol.6. pp. 3–8.
6. Порошки алмазні синтетичні: ДСТУ 3292–95. –[Чинний від 1995-01-28 ] / – К.: Держстандарт України, 1995. – 70 с. – (Національні стандарти України).
Poroshky almazni syntetychni: DSTU 3292–95 (1995), [Synthetic Diamond Powder. State Standards] Derzhstandart, Kyiv, Ukraine.
7. Исонкин А.М. Связь износа алмазных импрегнированных буровых коронок с интенсивностью разрушения горной породы / Исонкин А.М., Богданов Р.К., Закора А.П. // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: cб. научн.трудов по материалам Международной научн. конф. – Вып. 10 – К.: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН Украины, 2007. – C. 56–63.
Isonkin, A.M., Bogdanov, R.K. and Zakora, A.P. (2007), “Connection of the diamond impregnate drill bits wear with intensity of rock destruction”, International Conference “Rock-Destruction and Metal-Processing Tool – Technique, Technology of Its Production and Application”, Kyiv, Ukraine, Vol. 10, pp. 56–63.

Files:
2012_5_tkach
Date 2013-10-17 Filesize 337.3 KB Download 825

Посетители

3697027
Сегодня
За месяц
Всего
327
22653
3697027

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Архив журнала по разделам Физические процессы Влияние криогенной обработки на изменение свойств синтетических алмазов и эффективность их применения в буровом инструменте