Буровая коронка

 

Использование: бурение скважин различного назначения с отбором керна. Сущность изобретения: коронка содержит корпус с пазами и установленные в пазах алмазно-твердосплавные пластины. Крепление пластин осуществляется вставками с однократной памятью формы, установленными перед передними гранями пластин. Между вставкой и пластиной размещена перегородка , выполненная за одно целое с корпусом. Боковые стенки паза и перегородки , взаимодействующие с алмазно-твердосплавной пластиной, имеют класс шероховатости не ниже 4-го или 5-го, а ответные поверхности пластины - 2-ой или .3-ий. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)1 Е 21 В 10/48, 10/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818121/03 (22) 24.04.90 (46) 23.05.91. Бюп. N 19 (71) Институт горного дела Севера

СО AH СССР (72) Л, Н.Федоров (56) Синтетические сверхтвердые материалы в геопогоразведочном бурении. Сб. научных трудов. — Киев: ИСМ АН УССР, 1987, с.55, 58.

Авторское свидетельство СССР

N 1506064, кл, Е 21 В 10/56, 1987.

Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения с отбором керна, Цель изобретения — повышение надежности крепления резцов в коронке путем уменьшения числа элементов и плоскостей сдвига, воспринимающих реактивные на, грузки от забоя, и также путем компенсации усилия отрыва АТП от передней стенки паза силой формовосстановления вставки иэ сплава с памятью формы, Поставленная цель достигается тем, что . вставки из материала с однократной памятью формы установлены перед передними гранями АТП, а между вставкой и пластиной выполнена перегородка за одно целое с корпусом, при этом взаимодействующие с АТП боковые стенки паза имеют класс шероховатости не ниже 4-5-го, а ответные.поверхности — 2-3-ий.... БЦ.„„1816835 Al (54) БУРОВАЯ КОРОНКА (57) Использование: бурение скважин различного назначения с отбором керна. Сущность изобретения: коронка содержит корпус с пазами и установленные в пазах алмазно-твердосплавные пластины. Крепление пластин осуществляется вставками с однократной памятью формы, установленными перед передними гранями пластин, Между вставкой и пластиной размещена перегородка, выполненная за одно целое с корпусом. Боковые стенки паза и перегородки, взаимодействующие с алмазно-твердосплавной пластиной, имеют класс шероховатости не ниже 4-го ипи 5-го, а ответные поверхности пластины — 2-ой или.З-ий. 4 ил.

Последнее обстоятельство вызвано тем, что твердый сплав выступами шероховатостей своей поверхности при восстановлении первоначальной толщины вставки вдавится в стенки паза, что обусловит более тесный физический контакт, а в результате этого поверхность стенок паза будет упроч- 0 нена как и само крепление. (ф Сравнительный анализ с прототипом, a (1 также с известным соединением труб муф- Ц1 той из сплава с памятью формы показывает, что закрепляемая деталь (резец) не контак- тирует со сплавом с памятью формы, А это: :Ф облегчает условия формирования физического контакта, схватывания молекул твердого сплава с молекулами стали. Никелид титана, из которого выполнена вставка, является химически более инертным, чем углеродистая сталь, из которого изготавливается корпус коронки, Поэтому при сочетании этоге крепления с пайкой дис1816835 персионно-твердеющими припоями или клеевым соединением, контакт твердого сплава со сталью более предпочтителен, чем с никелидом титана, Таким образом предлагаемая коронка обладает как новизной, так и существенными техническими отличиями.

На фиг.1 показан общий вид коронки; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.3— микроконтакт резца со стенкой сважины до восстановления формы вставкой; на фиг.4— микроконтакт после восстановления формы вставкой.

Корпус 1 коронки под резец 2 из АТП имеет пазы 3. Шероховатость контактирующих поверхностей резцов 2-3-го класса, а шероховатость стенок паза не ниже 4-5-ro.

Впереди паза 3 по ходу вращения коронки расположен паз 4 под вставку 5 из сплава с однократной памятью формы.

Толщина перегородки между двумя пазами составляет около 2 мм и обеспечивает необходимую устойчивость и одновременно податливость силам формовосстановления вставки, С целью уменьшения концентрации напряжения у основайия стенки глубина пазов различна, ширина пазов принимается одинаковой. Сначала в пазы устанавливаются резцы из АТП (фиг.3).

Затем при температуре ниже температуры начала обратного мартенситного превращения А вставляются без зазора или легким прессованием вставки из сплава с однократной памятью формы, После этого вместе с коронкой вставка из сплава с памятью нагревается до температуры -конца обратного мартенситного превращения:Ак. При этом вставка, принимая заданную толщину, начинает распирать стенки паза, а следовательно, и обжимать резец из АТП. В начальный момент, если вставка и резец установлены без зазора, то развивается усилие на каждый мм контакта до 80 — 130 кГс, Благодаря такому огромному усилию, под давлением поверхностный слой стенок паза потечет и заполнит все углубления шероховатой и более твердой поверхмости резца (фиг.4). .Причем ослабление соединения иэ-эа различного коэффициента теплового расширения материала резца и стали не происходит, так как разница величины температурного расширения компенсируется восстановлением формы вставкой. Если сравнить коэффициент теплового расширения стали а= 14 10 1/град, то коэффициент формовосстановления вставки

10-15ф, . а в предлагаемой коронке из-эа большого сопротивления пластической де55 нюжв4-5-го кл.

Чем выше чистота поверхности стенок паза, тем прочнее поверхностный слой, следовательно, и крепление. Поэтом не следует устанавливать класс шероховатости ниже

4-5-го. Наивысший класс определяетСя воэможностями средств обработки и их эконо- . мичностью, формации сталй вставка полностью свою форму не восстанавливает. Причем это можно оценить следующим образом, Принимаем по максимуму, что поверхность резца проникает в стенки паза на величину ее шероховатости, т,е. на 100 мкм.

Если учесть две стороны, то общее смеще. ние стенки между двумя пазами — 200 мкм, Вставка имеет толщину 3 мм, коэффициент

10 формовосстановления 10 jo, тогда возможное смещение стенки между двумя пазами

0,3 мм, т.е. 300 мкм, Таким образом. в запасе остается 100 мкм. А механическое расширение паза шириной 3 мм при а = 14.10 и

15 повышении температуры, на 500"С составит

21 мкм, что без учета и теплового расширения материала резца показывает полную . компенсацию разницы теплового расширения деталей соедйнения, При сборке соединения важно, чтобы общий зазор в пазах йе превышал 20 — 50 мкм.

Однако из-за отклонений в размере ширины пазов, вставок и резцов добиться безэаэорной сборки без специальной .технологии трудно. Поэтому предлагается следующий порядок сборки соединения, Сначала устанавливается в паэ резец, можно и запрессовкой. Если образовался зазор, любым механическйм способом отги- "

30 бается в сторону резца стенка между двумя, пазами. Затем при температуре ниже температуры начала обратного мартенситного превращения АН устайавливается вставка из сплава с однократной памятью формы.

35 При этом, если зазор более 50 мм, то следует вставить соответствующую прокладку; чтобы зазор был минимальный, Если вставка не идет -легкой запрессовкой, то стенки паза подработать мелким напильником, наждач40 ной бумагой и затем установить вставку;

Таким образом, .резец иэ АТП с двух сторон образует полный контакт со стенками паза, при котором во все углубления шероховатой поверхности АТП затекает .

45 материал корпуса под большим давлением, что также способствует упрочнению поверхностного слоя стенок паза. Надежность крепления объясняется тем. что АТП как бы погружается в стенки паза на глубину, рав50 ную высоте неровностей поверхности АТП. поэтому и принята шероховатость АТП 2-3го класса; а шероховатость стенок паза не

1816835

В качестве сплава с памятью формы лавную подложку АТП и взэимопересекаюможно взять никель-титановые сплавы сис- щихся рисок на вставке. темы NI-Ti(53,5 — 56,5 мас,% Ю), представля- Повышение надежности закрепления юв иесобойинтерметэллидныесоединения резцов за счет уменьшения количества деэквиатомного состава, способные запоми- 5 талей в креплении, воспринимающих реакнать и восстанавливать заданную ранее цию забоя, и эа счет компенсации форму. Технологический процесс запомина- напряжения отрыва, возникающего по пения формы сплавов заключается в том, что редней плоскости АТП от реактивных сил вставки заневоливают с заданными геомет- забоя, напряжением сжатия от сил форморйческими параметрами, например толщи- 10 восстановления вставки из сплава с паной 3,33 мм, отжигают при температуре . мятью формы, 400-600ОС и охлаждают. После заполнения . Возможность крепления резцов некругформы вставки пластически деформируют, лой формы, например АТП.в виде четверти т.е. сплющивают на 10% ее ширины до раз- круга. мера 300 мм при температуре ниже конца .15температуры прямого мартенситногопревра- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я щения Мк, йапример ниже.+40-60 С, После Буровая коронка, содержащая корпус с установления в пазы вставки нагреваются до пазами, установленные в пазах корпуса ал90-100 С. При этом вставки, стремясь при- мазно-твердосплавные пластины и средстнять прежний размер 3,33 мм, распирают 20 ва крепления пластин в пазах в виде ° 2 стенки пазасусилиемдо80 кГс/мм . Таки- вставок из сплава с однократной памятью ми характеристиками обладает сплав си- формы, отличающаяся тем, что. с целью стемы Ni-TI, имеющий промышленное . повышения надежности крепления пла. обозначение ВНТ-27, . стин, вставки установлены перед йередниIle сравнению с прототипом предлагае- 25 ми гранями последних, а между вставкой и мая коронка имеет следующие преимущест- . пластиной размещена перегородка, выполва.:: ... . неннэя эа.одно целое с корпусом, при этом

Снижение трудоемкости йэготовления . - взаимодействующие с алмазно-твердоспвставки за счет применения сплава с одно- лавной пластиной боковые стенки паза и кратной памятью формы. 30 перегородки имеют класс шероховатости не

Отпадает .необходимость нанесания . ниже 4-го или 5-го, а ответные поверхности концентрйческих окружностей на твердосп- . пластин — 2-й или З-й.

1816835 е

Составитель .Л. Федоров

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1710 Тираж ., Подписное . .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5