В чем преимущество буровых твердосплавных коронок и долот?

Для бурения в современно промышленности используют специальные инструменты или детали, которые именуют долотами или коронками. Это насадки на буровые механизмы или установки, что выполняют непосредственно функцию бурения.

Матричное долото из твердых сплавов

Их крепят на роторы, которыми любая буровая установка оборудована в обязательном порядке. Однако долота и коронки могут различаться по своей структуре, так как предназначаются для разработки различных пород. Отдельным классом считаются твердосплавные буровые колонки и долота, о которых сейчас и пойдет речь.

1 Особенности твердосплавных буровых инструментов

Для бурения необходимо применять долото или коронку. Это главный рабочий инструмент, который берет на себя всю нагрузку от разработки породы.

Само по себе долото – это искусственно вылитая из металла матрица, на которую монтируют дополнительные детали. Например, шарошки, зубцы и т.д. При вращении эти зубцы разрабатывают породу и дают человеку возможность выполнять бурение каналов, тоннелей и т.д. Без них невозможно обойтись при разработке шахт, прокладке тоннелей для метро или автомобильных путей, коммуникаций и т.д.

Коронки являются по сути тем же долотом, только работают они немного по другому принципу. Стандартное долото разрабатывает породу прямым методом контакта. То есть оно будет бурить землю по всей площади соприкосновения. И возможно даже по краям, если для этого на нем установлены необходимые элементы.

Коронки же дают нам возможность работать колонковым методом. Простейший пример таких действий – бурение алмазными коронками бетонных конструкций. Сама коронка имеет форму пустотелого цилиндра. Одна стенка цилиндра является его тыльной стороной, а второй просто нет.

Вместо нее коронка по периметру затачивается или оборудуется нарезными бурильными элементами. В основном резцами или чем-то подобным.

При работе таким методом бурение происходит за счет врезания резцов коронки в породу, в то время как центральная ее часть остается нетронутой. Она просто фиксируется в цилиндре, а затем вынимается.

Крупногабаритные твердосплавные вставки для буровых долот

Твердосплавные долота и коронки от обычных отличаются используемыми режущими элементами. Учеными уже доказано, что при процессе бурения любых пород есть определенная зависимость износа бурильного инструмента, от нескольких факторов. Чтобы увеличить их срок работы используют твердосплавные металлы.

Имеются в виду сплавы из никеля, вольфрама и титана. Существует огромное количество сплавов такого типа, поэтому выделять основные смысла нет. Только стоит понимать, что твердосплавными делают не тело долота или коронки, а сами режущие элементы.

Исключения, конечно, имеются, но они чрезвычайно редки. А все дело в том, что буровые долота и коронки полностью из вольфрама или титана – это инструменты огромной прочности, но и не меньшей цены. Использовать их в абсолютном большинстве случаев нерентабельно.

Другое дело, когда буровые насадки оборудуют только режущими элементами, которые уже выполняли из твердых сплавов. В таком случае затраты на производство понизятся в десятки раз, а вот долговечность работы и эффективность оборудования обязательно повысится.

Долота, как правило, оборудуют врезными пластинами, конусообразными резцами и т.д. Их запрессовывают непосредственно в матрицу или рабочий элемент. Например, твердосплавные частицы всегда запрессовывают в шарошки, таким образом, повышая их надежность и долговечность.

Коронки не нуждаются в использовании пластин, на них монтируют очень мелкие резцы, или же прикручивают стираемые расходные насадки из твердых сплавов.
к меню ↑

2 Виды твердосплавных инструментов бурения

Твердосплавные долота и коронки от обычных, как правило, отличаются только наличием усиленных резцов, а потому и классификация их тоже практически одинакова.

Так, буровые коронки из твердых сплавов по типу конструкции делят на:

• Зубильные;
• Для гидроударного бурения;
• Ребристые;
• Резцовые;
• Самозатачивающиеся.
  
  

  Твердосплавные коронки для бурения колонковым способом

Первый вариант – это коронки для бурения перфораторным методом. Их оборудуют довольно крупными и серьезно заточенными резцами.

Системы гидроударного бурения имеют твердосплавное покрытие, которое позволяет им разрабатывать крупные и прочные породы. Например, скальные отложения гранита, абразивных камней и т.д.

Ребристые образцы используют для разработки песчаников, глинистых грунтов и карстовых пород. Они чрезвычайно долговечны, так как используются с довольно мягкими грунтами.

Резцовыми коронками пользуются, когда надо взаимодействовать со сланцами и известняками.

Последний тип инструмента – это самозатачивающиеся модели коронок. Их твердосплавные резцы и режущие пластины разработаны так, чтобы иметь возможность не стираться во время бурения, а наоборот, затачиваться. Такие модели чрезвычайно дороги, но и качество у них соответствующее.

Характеристики твердосплавных коронок тоже мало чем отличаются от аналогичных у стандартных моделей. Их диаметры начинаются от 50-70 миллиметров. Верхняя же планка у массовых образцов находится на уровне 700-900 миллиметров. Но это далеко не предел.

Длина режущей насадки коронок равняется 35-130 мм. Это если рассматривать средние по своим габаритам модели.

Интересен тот факт, что чем больше диаметр рабочего лезвия на коронке, тем дольше оно проработает и будет пригодной к нормальной эксплуатации.

Разновидностей долот для бурения тоже хватает, но твердосплавными резцами оборудуют преимущественно две основных разновидности. Имеются в виду долота:

• Шарошечные;
• Матричные или PDC.

Матричные или PDC долота с вставками из твердосплавных металлов

Шарошечные долота удобны своей функциональностью и практичностью. На подвижную основу из нескольких лап монтируют шарошки. Именно шарошки и оборудуются твердосплавными резцами. Их диаметр может начинаться от 50 мм и доходить до довольно высоких значений.

Как правило, шарошек используется несколько. Самыми популярными считаются трехшарошечные модели, хотя здесь все зависит от конкретной ситуации. Шарошечные долота из твердых сплавов являются оптимальным решением для тех, кому нужно получить качество за приемлемую сумму.

Матричные долота отличаются немного другими характеристиками. Они собираются из цельной матрицы, которую могут производить из разных составов.

Матрица вращается на роторе, а ее резцы разрабатывают породу. Это более современный тип бурильных инструментов и в последнее время используют его практически везде. Хотя далеко не всегда матричное долото будет лучше, чем шарошечное. Здесь все определяется конкретными условиями и особенностями той или иной ситуации.

На матрице можно монтировать резцы любых видов. Используются как стандартные пластины или полуконические вставки, так и дробящие элементы или даже напыление. В этом плане матричные модели долот очень функциональны и, что очень важно, произвести обновление или замену режущего состава довольно легко.

Такие типы бурильных инструментов имеют диаметры от 150 и до 1000 миллиметров. Скорость их вращения начинается от 250 оборотов в минуту. Этим они отличаются от шарошечных долот, которые за счет своих особенностей часто используются на скорости в 80-120 оборотов в минуту.
к меню ↑

2.1 Технология применения твердосплавных буровых инструментов

Твердосплавные встраиваемые пластины для буров

Особенность использования твердосплавных долот и коронок в том, что за их состоянием нужно очень четко следить. Конечно, повышенная прочность дает вам некоторое поле для маневра, однако качественный уход еще сильнее улучшит качественные характеристики и долговечность бурового инструмента.

Плюс стоит заметить, что твердосплавные модели, как правило, нуждаются в постоянной очистке, мойке и смазке. Поэтому их лучше использовать на специальных буровых установках, в которых есть оборудование для постоянной очистки долота. Также потребуется подача бурового масла, которое смазывает резцы, делает их более устойчивыми.

Это достигается за счет уменьшения силы трения между породой и самим металлом. При этом эффективность бура не уменьшается, а даже увеличивается.

Раз в определенный период зубцы проверяют на качество. Не исключено, что во время работы несколько твердосплавных частей вылетит из бура либо повредиться их седло (это если говорить о матрицах, в которые резцы и пластины запрессовывают на станках).

В таком случае их снимают на доработку и ремонтируют в срочном порядке. У коронок такие проблемы наблюдаются намного реже, так как у них площадь сопротивления намного ниже. Однако и здесь придерживаются аналогичных алгоритмов работы и обслуживания.
к меню ↑

2.2 Обзор твердосплавных коронок с разными видами зубцов (видео)