Режущий инструмент для бурения скважин

Полезная модель относится к горному делу, а именно к буровой технике, применяемой при проходке геологоразведочных скважин, а также может быть использовано во всех термофрикционных буровых инструментах для бурения нефтяных, взрывных и строительных скважин. Технический результат достигается предложенным режущим инструментом для бурения скважин, содержащий режущий элемент в виде твердосплавной пластины и резцедержатель, состоящий из передней части для закрепления режущего элемента и хвостовика для соединения с корпусом породоразрушающего инструмента, отличающийся тем, что режущий элемент содержит хвостовик, выполненный с проточкой для соединения с корпусом резцедержателя, при этом, оба хвостовика, режущего элемента, снабжены посадочным слоем из функционального наноструктурированного материала, обладающего эффектом памяти формы, полученным плазменным напылением в вакууме или высокоскоростным газопламенным напылением в вакууме механически активированных порошков на основе Ni, при этом посадочный слой хвостовика резцедержателя расположен на его поверхности, а посадочный слой режущего элемента расположен в его проточке. Техническим результатом является повышение прочности (надежности) соединения инструмента с коронкой, значительное удешевление конструкции и упрощение сборки конструкции режущего инструмента.

Полезная модель относится к горному делу, а именно к буровой технике, применяемой при проходке геологоразведочных скважин, а также может быть использовано во всех термофрикционных буровых инструментах для бурения нефтяных, взрывных и строительных скважин.

Известен резец из термофрикционного инструмента, состоящий из режущего элемента в виде твердосплавной пластины и резцедержателя, состоящий из передней части для закрепления режущего элемента и хвостовика для соединения с корпусом породоразрушающего инструмента, резцедержатель выполнен из сплава с памятью формы и обработан с возможностью удлинения линейных размеров, причем часть резцедержателя, служащая приводом, выполнена с проточкой (патент РФ 2288340).

Недостатком известного резца является низкая прочность полученного соединения и значительное удорожание конструкции за счет использования полноценных материалов с ЭПФ.

Задачей предложенного технического решения является расширение ассортимента режущих инструментов.

Техническим результатом является повышение прочности (надежности) соединения инструмента с коронкой, значительное удешевление конструкции и упрощение сборки конструкции режущего инструмента.

Технический результат достигается предложенным режущим инструментом для бурения скважин, содержащий резец в виде твердосплавной пластины и резцедержатель, состоящий из передней части для закрепления резца и хвостовика для соединения с корпусом режущего инструмента, резец содержит хвостовик, для соединения с корпусом резцедержателя выполненного с проточкой, при этом, хвостовик резца и хвостовик резцедержателя снабжены посадочным слоем из функционального наноструктурированного материала, обладающего эффектом памяти формы, полученным плазменным напылением в вакууме или высокоскоростным газопламенным напылением в вакууме механически активированных порошков на основе Ni, при этом посадочный слой хвостовика резцедержателя расположен на его поверхности, а посадочный слой резца расположен на его хвостовике.

Повышение прочности (надежности) соединения инструмента с коронкой и значительное удешевление конструкции и упрощение сборки конструкции режущего инструмента достигается за счет использования посадочного слоя. Этот слой представляет собой наноструктурированный сплав с эффектом памяти формы, позволяющий удерживать резец с хвостовиком в корпусе режущего инструмента. Эти результаты дают нам основание полагать, что основной вклад в повышение механических свойств вносит именно наноструктурирование.

На фиг.1 изображен общий вид режущего инструмента для бурения скважин.

Режущий инструмент для бурения скважин состоит из резцедержателя 1 с хвостовиком 2 для закрепления резцедержателя в коронке 3, посадочного слоя из материала с эффектом памяти формы 4 для крепления хвостовика 2 резцедержателя 1 в проточке 5 коронки 3, резца 6 с хвостовиком 7 с посадочным слоем из материала с эффектом памяти формы 8 для закрепления резца 6 в проточке 9 резцедержателя 1.

Сборка осуществляется следующим образом.

Резец 6 с хвостовиком 7 с посадочным слоем 8 из материала с эффектом памяти формы вводится в проточку 9 резцедержателя 1. Резцедержатель 1 с хвостовиком 2 с посадочным слоем 4 из материала с эффектом памяти формы, вводится в проточку 5 коронки 3. Предварительно на хвостовик 7 резца 6 и хвостовик 2 резцедержателя 1 были нанесены посадочные слои 4 и 8 из порошка с эффектом памяти формы плазменным напылением в вакууме или высокоскоростным газопламенным напылением в вакууме и получено покрытие толщиной 0,8-5,5 мм, далее осуществляют вакуумный отжиг при температуре 350-550°C с последующим повышением температуры от 60 до 250°C для сплавов NiAl, NiAlCu, или понижением до низкой температуры -10÷-5°C с помощью жидкого азота для сплавов TiNi, TiNiCu, обкатку нанесенного слоя при этой температуре роликами в радиальном направлении за 50-90 проходов с целью накопления степени деформации 3,8-4,1%, посадку хвостовика 7 резца 6 с полученным посадочным слоем 8 с эффектом памяти формы в проточку 9 резцедержателя 1 и посадку хвостовика 2 резцедержателя 1 с полученным посадочным слоем 4 с эффектом памяти формы в проточку 5 коронки 3. После введения (посадки) хвостовиков 2 и 7 резца 6 и резцедержателя 1 с нанесенными посадочными слоями 8 и 4, соединения нагревают до температуры 35-330°C, конца обратного мартенситного превращения, при этом происходит восстановление заданной (накопленной) деформации и получается надежное функциональное соединение с повышенными прочностными характеристиками, при этом происходит углубление лезвия резца от края коронки от 0,05 до 0,6 мм.

Режущий инструмент для бурения скважин, содержащий резец в виде твердосплавной пластины и резцедержатель, состоящий из передней части для закрепления резца и хвостовика для соединения с корпусом режущего инструмента, отличающийся тем, что резец содержит хвостовик для соединения с корпусом резцедержателя, выполненного с проточкой, при этом хвостовик резца и хвостовик резцедержателя снабжены посадочным слоем из функционального наноструктурированного материала, обладающего эффектом памяти формы, полученным плазменным напылением в вакууме или высокоскоростным газопламенным напылением в вакууме механически активированных порошков на основе Ni, при этом посадочный слой хвостовика резцедержателя расположен на его поверхности, а посадочный слой резца расположен на его хвостовике.