Общие сведения о твердых сплавах в горном деле

Экономичность бурения в горном деле и строительстве подземных сооружений зависит в первую очередь от сопротивляемости лезвия бура сильному износу. Вследствие этого вскоре после внедрения твердых сплавов в процессы резания металлов были сделаны попытки применить эти высокоизносоустойчивые материалы для бурения горных пород. Сначала результаты были не очень удовлетворительные из-за хрупкости твердых сплавов, в особенности литых. Лишь с введением спеченных, вязких твердых сплавов на основе карбида вольфрама с содержанием 6—15% Co открылась широкая область для их применения в горном деле.

Буровые скважины, требующиеся в горном деле и строительстве подземных сооружений, могут быть произведены вращательным или ударным бурением. Каменноугольные пласты в ряде случаев разрабатывают врубами.

При вращательном бурении и при производстве врубов твердосплавные пластинки должны отличаться высокой износоустойчивостью и быть вязкими лишь настолько, чтобы их режущие кромки не ломались. При ударном бурении наряду с износоустойчивостью требуется очень высокая вязкость, так как здесь режущая кромка работает под большим давлением при значительной ударной нагрузке. Если в первых опытах вращательного бурения твердые сплавы содержали 5—6% Co, то при ударном бурении необходимо было применять сплавы с 9—15% Co.

При вращательном бурении и при производстве врубов благодаря разработке подходящих конструкций твердосплавных буров и врубовых долот удалось добиться повышенной производительности по сравнению с остальными инструментами. Что касается ударного бурения, то лишь в последние годы стало совершенно ясно, что твердосплавные буры из особо вязких сплавов при усовершенствованных методах напайки работают экономичнее стальных буров.

Твердосплавные инструменты, употребляемые в горном деле и подземном строительстве, можно по методу их изготовления разделить на две группы:

1. Инструменты, на которые напаивают твердосплавные четырехугольные или фасонные пластинки, например буровые коронки для угля и калийных солей, врубовые долотья, врубовые коронки, ударные буры, полые буровые коронки.

2. Инструменты, у которых пластинки различной формы из спеченного или литого карбида вольфрама наваривают с помощью относительно легкоплавких сплавов методом автогенной или дуговой сварки. Примерами могут в первую очередь служить крупные буровые инструменты для глубокого бурения, а именно, долота типа «рыбий хвост», буровые коронки для вращательного бурения типа «Ротари», кольцевые буровые коронки и др.

Ниже рассматриваются отдельные типы инструментов для вращательного бурения и производства врубов, а также для ударного бурения.