Academic literature on the topic 'Алмазний інструмент'

Створення високопродуктивних машин і обладнання, що відрізняються високою надійністю і дов-говічністю, обґрунтоване використанням нових інструментів, які забезпечують необхідну точність та якість деталей машин і обладнання при їх виготовленні. Щонайбільше цим вимогам відповідають інструменти, виготовлені із синтетичних алмазів. Одночасно із впровадженням синтетичних алма-зів у промисловості постає питання щодо більш раціонального їх використання, насамперед, це під-вищення стійкості інструменту та можливості збільшення продуктивності обробки. Стійкість інструменту визначається головно якістю алмазних зерен і стійкістю їх закріплення. Стійкість ут-римання алмазів у робочому шарі можливо підвищити, використовуючи адгезійно-активні зв’язки або створюючи на порошках алмаза покриттів, що мають високу адгезію до поверхні алмаза та зв’язки. Під час дослідження вивчали процес шліфування та шліфувальні круги форми 12А2 – 45⁰ з порошком АС5С 125/100 без покриття та з нікелевим покриттям Н12 на органічній зв’язці В1-13 виробництва ПАТ «Полтавський алмазний інструмент», для оптимізації параметрів шліфування алмазними кругами з покриттям зерен алмазу нікелем для забезпечення високої якості і точності оброблюваних деталей. Експериментальні дослідження проводили в лабораторіях Полтавської дер-жавної аграрної академії та на ПАТ «Полтавський алмазний інструмент» на універсальному плос-кошліфувальному верстаті ЗГ71. Шорсткість поверхонь при шліфуванні алмазними кругами з пок-риттям нікелем та без покриття при різних режимах визначали з використанням профілометра цехового модель 253. Режими різання при шліфуванні підбирають так, щоб забезпечити високу про-дуктивність і задану шорсткість оброблюваної поверхні при найменшій собівартості. Швидкість круга вибирають максимально допустимою, оскільки при цьому збільшується продуктивність і зме-ншується шорсткість поверхні, що шліфується. Проаналізувавши отримані дані, можна зробити такі висновки: 1. Проведені дослідження шліфувальних кругів 12А2 – 45⁰ з порошком АС5С 125/100 з нікелевим покриттям Н12 на органічній зв’язці ВІ-13 та кругів без нікелевого покриття показали, що найбільший коефіцієнт шліфування досягається при швидкості шліфування 26 м/сек. 2. Були прове-дені дослідження впливу ступеня металізації покриття алмазних порошків на питомі витрати ал-мазу. Встановлено, що стійкість алмазних кругів, виготовлених з нікелевим покриттям алмазу Н12 в зв’язці з ВІ-13, в 1,4…1,7 раза вища порівняно з алмазними кругами, виготовленими з алмазних поро-шків без покриття. 3. Питомі витрати алмаза зменшуються в алмазних кругах з нікелевим покрит-тям при збільшенні ступеню металізації. 4. Затрати на круги з алмазних порошків з нікелевим пок-риттям порівняно з кругами з алмазних порошків без покриття при шліфуванні знижуються до 20% 5. Результати експериментальних досліджень показали, що алмазні круги з нікелевим покриттям алмазу виробництва ПАТ «Полтавський алмазний інструмент» забезпечують високу працездат-ність, стійкість та високий коефіцієнт шліфування і при цьому можуть запропонувати вартість, нижчу за імпортні аналоги.

Вступ. За поєднанням високої точності обробки, продуктивності та можливості керування формою ріжучого профілю інструменту одношаровий абразивний інструмент має потенційну перевагу над іншими типами абразивних інструментів.Проблематика. Інструменти для прецизійного формоутворення деталей з високолегованих та жароміцних сталей є найбільш складними у виготовленні, економічно привабливими та критично важливими у сегменті інструментального виробництва. Виготовлення таких інструментів шляхом електрохімічного зарощування зерен алмазу металомна електропровідному корпусі відоме давно. Проте їх виготовлення за найкращими традиційними технологіями стикається із значними складнощами і потенціал таких алмазних виробів реалізується лише на 15—20 %.Мета. Удосконалення виробництва високоточного абразивного інструменту для обробки високолегованих та жароміцних сталей на сучасних оброблювальних центрах з числовим програмним керуванням.Матеріали й методи. Електрохімічне осадження покриттів проводили за оригінальною методикою. Мікроструктуру одержаних покриттів вивчали за допомогою скануючої електронної мікроскопії та рентгенівської дифрактометрії. Міцність утримання алмазних зерен у зв’язці вимірювали на розробленому пристрої.Результати. Запропоновано технологію виготовлення високоточних одношарових шліфувальних інструментів шляхом електрохімічного осадження металу. Показано, що між сталевим корпусом та шаром металу, що утримує алмазні зерна, створюється тонкий шар електропровідного полімеру з високою адгезією як до корпусу, так і до металу. Це зебезпечує міцне утримання абразивних зерен та високий ступінь рівномірності їх розміщення, що наразі є недосяжним для традиційних технологій, а також посилює стійкість гострих кромок профілю як найбільш вразливих ділянок інструменту.Висновки. Вперше створено та апробовано новий клас високоточного профільного інструменту, який дає можливість імпортозаміщення на машинобудівних підприємствах України, а також виходу на зовнішні ринки.

Вступ. Підприємствам машинобудування України, особливо двигунобудівним та авіаційним, потрібен прецизійнийалмазний правлячий інструмент. Для його ефективного використання необхідним є застосування в них порошків синтетичного алмаза високої якості з контрольованими характеристиками показників міцності та термостійкості, а також геометричних розмірів зерен.Проблематика. Синтетичні алмази синтезуються в різних ростових системах, тому суттєво різняться за наявністю в них внутрішньокристалічних домішок і включень, а відтак і за різними властивостями.Мета. Дослідження можливостей поліпшення фізико-механічних властивостей алмазних шліфпорошків шляхом ефективного сортування за дефектністю поверхні зерен шліфпорошків.Матеріали і методи. В алмазних порошках АС65–АС250 визначали фізико-механічні характеристики: міцність при статичному стисненні, коефіцієнт однорідності за міцністю, термостійкість та питому магнітну сприйнятливість. Елементний склад домішок і включень у порошках визначали рентгенофлуоресцентним інтегральним аналізом за допомогою растрового електронного мікроскопу «BS-340» та енергодисперсійного аналізатора рентгенівських спектрів «Link-860».Результати. Показано, що розділення алмазів в магнітному полі різної напруженості сприяє отриманню шліф порошків, які різняться між собою за вмістом в них домішок і включень, а відтак і змінюються їхні фізико-механічніхарактеристики. Загалом кристали алмазів всіх систем, що містять меншу кількість домішок і включень, мають вищу міцність. Для досягнення цього здійснюється спеціальне сортування шліфпорошків алмаза. Для цього удос коналено спосіб адгезійно-магнітного сортування алмазних шліфпорошків, де передбачено обробку поверхні зереншліфпорошків шляхом нанесення електропровідних тонкодисперсних частинок і адгезійного закріплення їх на поверхні зерен алмаза для створення набутих електричних властивостей.Висновки. Застосування в інструменті таких спрямовано поліпшених алмазних шліфпорошків дозволяє під вищити ефективність алмазного правлячого інструменту.

Здійснено систематизацію літературних даних щодо одержання композиційних електрохімічних покриттів на основі нікелю, структури та властивостей покриттів нікелю з частинками ультрадисперсних алмазів, фулерену, фторопласту, різних сполук металів. Найбільшого поширення серед композиційних електрохімічних покриттів (КЕП) набули покриття з нікелевою матрицею, які характеризуються високою твердістю та зносостійкістю, а також стійкістю в корозійних середовищах. В останні роки значну увагу приділяють нікелевим покриттям, що містять як дисперсну фазу ультрадисперсні алмази (наноалмази; УДА), фулерен С60 і фторопласт (тефлон). Для осадження КЕП нікель-УДА Зазвичай використовують класичні сірчанокислі електроліти. УДА позитивно впливають на якість нікель-алмазних покриттів. Коефіцієнти тертя, порівняно з нікелевими покриттями, зменшуються з 0,43 до 0,33, а мікротвердість зростає з 2,45 до 4,31 ГПа. Деталі, покриті КЕП-нікель-УДА, можуть служити в 20 разів довше ніж деталі з нікелевим покриттям. При осадженням алмазних шарів з нікелевим покриттям на різальних інструментах одержують рівномірні КЕП із вмістом частинок від 20000 до 25000 на см2 поверхні. Входження наноалмазних частинок до нікелевої матриці призводить до зменшення розміру зерна, утворення дислокацій у вигляді клубків і сіток уздовж меж зерен. КЕП нікель-УДА має стовпчасту структуру. Збільшення мікротвердості За включенням бору в нікель-алмазні КЕП, можливо, пов’язане з переходом від стовпчастої до ланцюго-розширеної структури. Введення в сірчанокислий електроліт нікелювання частинок фулерену С60 полегшує катодний процес осадження КЕП нікель-фулерен. Одержаний КЕП має шорстку поверхню, мікровиступи якої утворюються за зарощуванням дисперсних частинок металом.

Актуальність теми дослідження. Підвищення продуктивності алмазного шліфування при забезпеченні якості оброблюваної поверхні та збереженні високих показників працездатності кругів є важливим завданням машинобудівного виробництва. Постановка проблеми. Дослідження процесу зношування різальної поверхні алмазних шліфувальних кругів з метою підвищення продуктивності обробки та зниження її собівартості. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Аналіз досліджень зношування робочого шару шліфувального круга в радіальному перерізі показав, що закономірності утворення робочої поверхні залежать як від виду і методу шліфування, так і від умов обробки. Зміна розмірів і геометричної форми різальної поверхні круга зумовлена зносом окремих зерен. У процесі дослідження закономірностей зносу одиничних абразивних зерен здебільшого розв’язується задача стійкості окремого зерна у зв’язці круга. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Відсутні дослідження процесів, які одночасно поєднують у собі мікро- та макрозношування робочого шару шліфувального інструменту. Постановка завдання. Метою роботи є дослідження впливу зносу алмазних різальних зерен на теоретичну довжину твірної головного різального конусу робочого шару алмазного шліфувального круга. Виклад основного матеріалу. Показано, що формоутворення профілю робочої поверхні шліфувального круга залежить від умов обробки. Встановлено, що теоретична довжина твірної головного різального конуса (ГРК) є функцією від часу контакту зерна з оброблюваною поверхнею, отже, залежить від зносу різального зерна по задній поверхні. Виконано теоретичні дослідження впливу зносу алмазних зерен на довжину твірної ГРК. Висновки відповідно до статті. Проведені дослідження показали, що зі збільшенням часу контакту зерна з оброблюваною поверхнею довжина твірної головного різального конуса збільшується незалежно від марки зв’язки, а напруження на границі зерно-зв’язка від дії температурно-силових факторів із появою площадок зносу зростають у 3÷7 разів.

Актуальність теми дослідження. Процес шліфування є важливим фактором, який впливає на процес формоутворення поверхневого шару деталі. Постановка проблеми. Під час шліфування на кінцевий результат обробки впливають різноманітні фактори, які пов’язані з абразивним інструментом. Ці фактори впливають на величину та напрямок дії сил різання абразивного зерна. Досліджуючи сили різання цього зерна, можна визначити продуктивність процесу шліфування. Аналіз останніх досліджень і публікацій. У наукових роботах наведено результати різноманітних експериментальних досліджень процесу шліфування. Проте не було враховано вплив різальних кромок, які деформують деталь. Опубліковані роботи, у яких розглянуто теоретичні основи моделювання алмазно-абразивних інструментів та відсутні детальні дослідження, пов’язані з абразивним інструментом. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Відсутність дослідження впливу деформації деталі різальними кромками абразивного зерна на сили різання під час шліфування. Постановка завдання. Метою цієї статті є дослідження сил різання одиничного абразивного зерна та вплив кромок, які деформують деталь без зняття стружки під час шліфування. Виклад основного матеріалу. Перед початком процесу різання абразивними зернами, відбувається довготривале ковзання ріжучої кромки в місці контакту. Це ковзання супроводжується пластичною деформацією металу. Інші ріжучі кромки в цей час виконують роботу тертя і пружної та пластичної деформації, що відбувається без зняття стружки. Для визначення моменту, коли закінчується пластична деформація і починається зняття стружки, є критерій, який являється відношенням глибини врізання до радіуса заокруглення вершини ріжучої кромки. Висновки відповідно до статті. Уперше, використовуючи 3D-модель процесу шліфування, було досліджено сили різання одиничного абразивного зерна та вплив кромок, які деформують деталь без зняття стружки під час шліфування.

Дисертацію присвячено розробці породоруйнівних інструментів різальної дії, оснащених полікристалічними алмазними різцями, для буріння вибійними двигунами похило-скерованих та горизонтальних свердловин. Основні положення дисертації опубліковані 13 наукових працях. В результаті аналітичних і промислових досліджень визначено, що для покращення техніко-економічних показників будівництва похило-скерованих та горизонтальних нафтогазових свердловин з використанням вибійних двигунів, необхідне створення породоруйнівних інструментів різальної дії пониженої енергоємності буріння. На основі теоретичних і експериментальних досліджень бурових доліт різальної дії встановлені залежності енергетичних параметрів їх роботи від форми профілю та кількості лопатей, які дозволяють запропонувати найбільш раціональні конструкції робочої частини породоруйнівних інструментів для заданих умов буріння похило-скерованих та горизонтальних свердловин. Розроблено математичну модель і експериментально визначено емпіричні коефіцієнти для розрахунків прогнозних енергетичних параметрів роботи породоруйнівних інструментів різальної дії з різними формами робочої частини. Успішно випробувано й впроваджено при будівництві вибійними двигунами похило-скерованих та горизонтальних свердловин дві конструкції бурових доліт і чотири конструкції бурильних головок з запропонованим для заданих умов буріння найменш енергоємним профілем різальної частини.
Диссертация посвящена разработке породоразрушающих инструментов режущего действия, оснащенных поликристаллическими алмазными резцами, для бурения забойными двигателями наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Основные положения диссертации опубликованы в 13 научных работах. В результате аналитических и промысловых исследований определено, что для улучшения технико-экономических показателей строительства наклонно-направленных и горизонтальных скважин с использованием забойных двигателей, необходимо создание породоразрушающих инструментов режущего действия пониженной энергоемкости бурения. Не смотря на то, что технико-экономические показатели работы породоразрушающих инструментов, оснащенных ПАР, превышают показатели шарошечных конструкций, сфера применения долот режущего действия в направленном бурении ограничена из-за осложнений, которые возникают при их использовании с забойными двигателями и попытках оперативного управления траекторией скважины. Связаны они с повышенным рабочим крутящим моментом, который резко изменяется в широком диапазоне даже при незначительных колебаниях осевой нагрузки при бурении чередующихся по прочности горных пород. Это приводит к проворачиванию забойного двигателя, или его остановке, что делает невозможным текущее управление траекторией бурения и существенным образом снижает технико-экономические показатели проходки. Поэтому, на момент постановки данных исследований, в направленном бурении традиционными технико-технологическими средствами большинство работ, которые связаны с набором угла, исправлениями траектории скважины, проведением наклонных и горизонтальных стволов, осуществляются с использованием шарошечных долот. Теоретически исследовано конструкции режущей части долота с пониженной энергоемкостью разрушения горных пород. Разработаны технические средства и методика проведения экспериментов. Проведены экспериментальные стендовые исследования долот с разными формами лопастей: плоской, обратно-конусной, эллиптической и круглоступенчатой. Определение показателей работы долот с исследуемыми профилями режущей части проводили в два этапа: на первом использовали в качестве забоя мрамор «коелга», на втором -цементные блоки. При проведении экспериментов осуществляли ступенчатое изменение параметров режима бурения, величины которых составляли: осевая нагрузка - 15; 20; 25; 30 кН; угловая скорость вращения долота - 1; 2; 3; 4 с-1. На основе теоретических и экспериментальных исследований буровых долот режущего действия установлены зависимости энергетических параметров их работы от формы профиля и количества лопастей, которые позволили предложить наиболее рациональные конструкции рабочей части породоразрушающих инструментов для заданных условий бурения наклоннонаправленных и горизонтальных скважин. Предложено круглоступенчатую форму профиля режущей части долота, в которой с целью уменьшения энергоемкости работы расстояние от оси вращения инструмента до точек соединения криволинейных сегментов меньше их наибольших радиусов. Соответствующая конструкция долота защищена авторским свидетельством на изобретение №1783108, а ее эффективность подтверждена экспериментальными и промысловыми исследованиями. Экспериментальными исследованиями установлено, что изменение количества лопастей незначительно влияет на энергоемкость работы породоразрушающих инструментов режущего действия. Следовательно, для бурения горных пород разной твердости целесообразно разрабатывать долота с числом лопастей, которое определяется фактором необходимой износостойкости. Разработана математическая модель и экспериментально определены эмпирические коэффициенты для расчетов прогнозных энергетических параметров работы породоразрушающих инструментов режущего действия с различными формами рабочей части. Предложена форма рабочей поверхности бурового долота, в которой для уменьшения энергоемкости бурения режущая часть выполнена в виде криволинейных сегментов, которые у соседних лопастей расположены на разных расстояниях от торца, и обратных клиньев с вершинами на оси вращения инструмента. Указанная форма долота защищена патентами Украины №3846 и Российской Федерации №42571. Изготовление опытных образцов и партий породоразрушающих инструментов с пониженной энергоемкостью бурения (четырех конструкций буровых долот и пяти - бурильных головок) организованно и осуществлено на Экспериментальном заводе Института сверхтвердых материалов им. В.М. Бакуля НАН Украины. Промысловые испытания и внедрение разработанных породоразрушающих инструментов осуществляли на нефтегазовых месторождениях ОАО «Укрнефть» и ОАО «Татнефть». Успешно испытано и внедрено при строительстве наклонно-направленных и горизонтальных скважин две конструкции буровых долот и четыре конструкции бурильных головок с предложенной для заданных условий бурения наименее энергоемкой формой режущей части.
The dissertation is devoted to development of PDC (polyciystalline diamond compact) bits for drilling of directional and horizontal wells. There are 13 scientific works, which contain main results of researches. Analytical researches and field tests indicate a necessity of PDC bit designs for overall economics improvement of drilling directional and horizontal wells with a downhole motor application. Development of the fixed cutter bit designs with low energy consumption is necessary. On the basis of theoretical and experimental researches are found the relations between drilling energy parameters and fixed cutter bit designs (profile and quantity of blades). That helps to design PDC bits for drilling directional and horizontal wells pursuant to given conditions. The mathematical model for energy parameter calculations of a PDC bit activity is improved. Experimentally trial-and-error factors for different form of PDC bits are determined. Two PDC bit designs and four core bit designs with low energy consumption at drilling by downhole motors of directional and horizontal wells were successfully tested and introduced.