Способ обработки твердосплавного инструмента

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА, включающий ионизирующее облучение, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивной износостойкости и скорости бурения, облучение осуществляют гамма-квантами источника кобальт 60 или гамма-контура атомного реактора интегральным потоком гамма-квантов 8 10¹⁵ 4 10¹⁶ квант/см².

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к обработке твердых сплавов, и может быть использовано для обработки твердосплавных породоразрушающих резцов для буровых коронок и долот.
Известен способ нанесения металлического покрытия на образец, включающий облучение различными ионами с последующим формированием пленки на его поверхности и закаливанием цементированного, борированного, азотированного или металлизированного образца для получения мартенситной структуры.
Недостатком известного способа является сложность в технологическом отношении, а также невозможность обработки твердосплавного инструмента.
Наиболее близким решением к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки твердосплавного инструмента, включающий ионизирующее облучение, в котором изделия облучают бета-лучами, пpотонами и 3Не⁺ ионами.
Недостатком известного способа является низкие абразивная износостойкость и скорость бурения твердосплавного инструмента.
Целью изобретения является повышение абразивной износостойкости и скорости бурения твердосплавного инструмента.
Для достижения поставленной цели в способе обработки твердосплавного инструмента, включающем ионизирующее облучение, облучение осуществляют гамма-квантами источника кобальт-60 или гамма контура атомного реактора интегральным потоком гамма-квантов 8 10¹⁵-4x x10¹⁶ квант/см².
Облучение гамма-квантами приводит к существенному увеличению абразивной износостойкости твердосплавных резцов при бурении скважин в горных породах.
Увеличение абразивной износостойкости твердосплавного породоразрушающего инструмента достигается следующим. При облучении твердого тела гамма-квантами наблюдаются два конкурирующих процесса. С одной стороны, при малых интегральных потоках гамма-квантов происходит уменьшение дефектности твердого тела за счет понижения баpьера аннигиляции при ионизации междоузельных атомов и в связи с этим их аннигиляция с вакансиями, являющимися "стопорами" дислокаций. При этом дислокации снимаются со "стопоров" и занимают наиболее выгодные в энергетическом отношении положения, т.е. происходит перестройка дислокаций, что приводит к повышению предела прочности и, в конечном итоге, к повышению износостойкости твердосплавного породоразрушающего инструмента.
С другой стороны, происходит накопление точечных радиационных дефектов в облучаемом твердом теле при увеличении интегрального потока гамма-квантов за счет упругого взаимодействия комптоновских электронов с атомами.
В начале облучения преобладает процесс уменьшения дефектности твердого тела, что приводит к уменьшению абразивного износа инструмента и к повышению скорости бурения, а затем при больших интегральных потоках гамма-квантов преобладающим становится процесс накопления радиационных точечных дефектов, что приводит к ухудшению указанных характеристик.
П р и м е р. Проводят радиационную обработку резцов из твердого сплава ВК-8 формы Г-53 и 1301. Облучение проводят на облучательной гамма-установке "Исследователь" интегральным потоком гамма-квантов 2 10¹⁶ квант/см². После облучения резцы монтируют в короночном кольце диаметром 44 мм и фиксируют при помощи кернения. При монтаже резцов формы Г-53 коронка имеет 4 резца, при монтаже резцов формы 1301 6 резцов.
Затем производилось бурение скважин в блоках кварцевого диорита (IX категория по буримости) при частоте вращения коронок 155 об./мин, интенсивности промывки скважин 7 л/мин, и осевой нагрузке на резец формы Г-53 25 кгс и формы 1301 4,5 кгс.
До и после бурения резцы взвешивались на весах с точностью 0,001 г и абразивный износ определялся по потере массы. Проводилось бурение 40 резцами формы Г-53 по предложенному способу и известному обработанных и не обработанных гамма-квантами. Результаты представлены в таблице.
Представленные результаты свидетельствуют о том, что облучение интегральными потоками гамма-квантов приводит к эффективному повышению абразивной износостойкости твердосплавных резцов при бурении скважин в горных породах и увеличению скорости бурения.
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА, включающий ионизирующее облучение, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивной износостойкости и скорости бурения, облучение осуществляют гамма-квантами источника кобальт - 60 или гамма-контура атомного реактора интегральным потоком гамма-квантов 8 10¹⁵ - 4 10¹⁶ квант/см².