Комплексні дослідження властивостей армованої зони композиційного оснащення бурових інструментів

Анотація

У статті проаналізовано сучасні технології отримання композиційних матеріалів на основі методів порошкової металургії, просочування та литва. Матрицею таких композитів є алюмінієві та мідні сплави, а наповнювачем – порошкові матеріали на основі карбідів тугоплавких металів. Обґрунтовано непридатність таких матеріалів до роботи в умовах високих статичних і динамічних навантажень в присутності абразивного середовища. Коротко описано суть технології отримання зносостійкого об’ємно-армованого оснащення бурових інструментів та основні вимоги до їх працездатності. Розглядаються результати комплексних досліджень макро-, мікроструктури, мікротвердості та зносостійкості в аспекті забезпечення експлуатаційних характеристик армованої зони композиційного оснащення бурового породоруйнуючого та аварійного інструменту. Встановлено характер розподілу зерен твердих сплавів у об’ємі армованої зони. Виявлено основні дефекти армованих виливків – раковини та порожнини, як наслідок виділення газів та нерівномірної кристалізації основного металу у виливку. Шляхом виготовлення мікрошліфів, їх травлення та вивчення на металографічному обладнанні виявлено мікроструктури металозв’язки армованої зони. Визначено мікротвердості металозв’язки, перехідної зони та армуючих компонентів методами вколювання та дряпання. Зазначено, що значну роль у забезпеченні абразивної та ударно-абразивної стійкості інструменту відіграють як відсотковий вміст армуючих зерен, їх розподіл та концентрація в об'ємі армованої зони, так і ступінь розчинення армуючих компонентів у металозв’язці, в першу чергу вольфраму, титану нікелю та кобальту. Як наслідок, навколо зерен твердого сплаву утворюється перехідна зона, що забезпечує міцність і в’язкість їх утримання основному металі. Результати випробувань армованих зразків на стійкість до абразивного спрацювання виявляють вплив концентрації зерен армуючих компонентів на їхню стійкість.