Технологические методы повышения надежности горных инструментов

В последние годы в отечественной практике для повышения надежности твердосплавных горных инструментов при их изготовлении стали использовать виброобъемную обработку, осуществляемую в специальных камерах. Виброобъемная обработка включает зачистку и упрочнение. В качестве рабочей среды для зачистки используют отходы абразивных кругов и фарфорового производства, а также специальные материалы. Упрочняют инструмент и сплав в среде твердосплавных шариков диаметром 8—10 мм. Обработке подвергают как твердый сплав перед пайкой, так и готовый инструмент. Время обработки 1—2 ч.

На рис. 8.6 приведена схема вибрационной установки, применяемой для обработки твердого сплава и горных инструментов. Она смонтирована на пружинах и может колебаться в различных направлениях.

Вибрационная обработка при зачистке представляет механический или химико-механический процесс, в течение которого происходят съем небольшого поверхностного слоя со сплава или инструмента, а также наклеп и сглаживание микронеровностей за счет пластического их деформирования элементами рабочей среды.

Процесс сопровождается последовательным нанесением на поверхность обрабатываемого изделия большого числа микроударов частицами рабочей среды, сопровождаемым скольжением по этой поверхности. Удары осуществляются за счет направленных вибраций, сообщаемых рабочей камере, в которую помещены инструмент и рабочая среда. В процессе обработки инструмент занимает различное положение в рабочей среде, что обеспечивает равномерную обработку всех его поверхностей. Обработка производится с непрерывной промывкой, причем вода удаляет продукты износа, смачивает изделия и среду и способствует их равномерному распределению в камере.

Исследование поверхности твердого сплава показывает, что в результате виброабразивной обработки сглаживаются неровности и снижается дефектный слой. Чистота поверхности повышается до 6—7 класса.

При последующей обработке в среде твердосплавных шариков поверхностный слой упрочняется. Рентгеноструктурный анализ показывает, что увеличиваются напряжения в зернах и

происходит пластическая деформация связующей фазы. Металлографическими исследованиями установлено частичное удаление кобальтовой пленки с поверхности твердого сплава в начальный период обработки. Продолжение процесса приводит к полной очистке поверхности и измельчению карбидной составляющей.

Все эти изменения приводят к значительному повышению основных физике - механических свойств твердых сплавов.

При этом до 3,5 раза увеличивается смачиваемость их припоем. Нагрев твердосплавных пластинок, подвергнутых вибрационной обработке, до температуры пайки (1000—1100°С), хотя и снижает эти свойства, тем не менее они на 15—20% выше, чем в состоянии поставки.

Корпуса инструментов в результате вибрационной обработки также упрочняются. Твердость их поверхности повышается с 37—41 до 47—49 ед. HRC, а частота поверхности — с 4 до 7— 8 класса. Испытания корпусов в камере влажности показали резкое повышение их антикоррозионных свойств.

Опыт эксплуатации перфораторных коронок и шарошечных долот, изготовленных с применением вибрационной обработки, свидетельствует о повышении их стойкости на 20—40%.