способ закрепления и извлечения зубков из отработанного породоразрушающего инструмента

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗУБКОВ ИЗ ОТРАБОТАННОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, включающий при закреплении размещение зубков в гнездах шарошки с последующей их запрессовкой, и при извлечении - нагрев и создание вибрации инструмента, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа и уменьшения его трудоемкости, перед размещением зубков в гнезда шарошки помещают полиэтилен.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при извлечении зубков из гнезд шарошки нагрев инструмента осуществляют до 500-700^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающими инструментами.

Известен способ извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот, включающий электроимпульсную обработку металла тела шарошки вокруг зубка на глубину его запрессовки с последующим выбиванием зубка слесарным инструментом [1].

Недостатком этого способа является низкая производительность при высокой трудоемкости процесса извлечения.

Наиболее близким по технической сущности и изобретению является способ закрепления к извлечения зубков из отработанного породоразрушающего инструмента, включающий при закреплении - размещение зубков в гнездах шарошки с последующей их запрессовкой, а при извлечении предусматривается предварительная обработка шарошек в растворе серной кислоты в течение 20-24 ч, нагрев долот до 1140 К (867^оС) и выбивание зубков из шарошек путем создания вибрации инструмента [2].

Недостатками этого способа являются невысокая его производительность из-за длительного процесса химической обработки шарошек в растворе серной кислоты, высокая трудоемкость ввиду необходимости предварительного отделения шарошек от корпуса долота и большие потери материала в виде окислов, образующихся при нагреве инструмента до 1140 К (867^оС).

Цель изобретения - повышение производительности способа и уменьшение его трудоемкости.

Для достижения этой цели в способе закрепления и извлечения зубков из отработанного породоразрушающего инструмента, включающем при закреплении - размещение зубков в гнездах шарошки с последующей запрессовкой, а при извлечении - нагрев и создание вибрации инструмента, перед размещением зубков в гнезде шарошки помещают полиэтилен, а при извлечении зубков из гнезд шарошки осуществляют нагрев инструмента до 500-700^оС.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В предлагаемом способе в гнезда породоразрушающего инструмента перед размещением зубков помещают вещество с высоким коэффициентом объемного расширения объемом, равным 35-40% от объема цилиндрической части гнезда и обеспечивающим выталкивание зубка из гнезда при нагревании. При запрессовании зубка в гнездо натяг и глубина запрессовки должны обеспечивать надежное его закрепление в инструменте.

По окончании периода эксплуатации изношенный породоразрушающий инструмент подвергают нагреву до 500-700^оС. Нагрев инструмента до 500^оС обеспечивает снятие контактных напряжений и выдвижение зубков из гнезда шарошки веществом с высоким коэффициентом объемного расширения. При приложении вибрации к корпусу породоразрушающего инструмента зубки выпадают из гнезд запрессовки. Осуществлять нагрев инструмента до температуры выше 700^оС нецелесообразно ввиду окисления материала зубков.

В патентной и научно-технической литературе не обнаружено технических решений, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа.

Для осуществления способа извлечения твердосплавных зубков из шарошечного долота в качестве вещества с высоким коэффициентом объемного расширения используют полиэтилен средней плотности, имеющий температуру плавления 400-403 К (127-130^оС) и коэффициент объемного расширения 6,7-16,5 10^{-4 о}С^-1. Полиэтилен в виде гранул диаметром до 2-3 мм в количестве около 1,6 г помещают в гнездо шарошки диаметром 19 мм, в котором размещают зубок с полостью в цилиндрическом основании. При запрессовке с натягом полиэтилен заполняет полость зубка и неровности данной части гнезда, уплотняя границу соединения зубок - шарошка.

Отработанное шарошечное долото для извлечения зубков и повторного использования содержащегося в них твердого сплава нагревают в печи до 973 К(700^оС), т. е. ниже температуры окисления материала зубков (1123-1173 К), в результате обеспечивается выталкивание их из гнезд за счет термического расширения полиэтилена и газообразных продуктов его разложения.

П р и м е р 1. Величина выдвижения зубка определяется температурой нагрева, количеством и коэффициентом объемного расширения полиэтилена и может быть рассчитана по уравнению:

=KDd(T-273)=0,4 19 15 10^-4 x

x (973-273) 8 мм, где K - коэффициент заполнения неровностей дна гнезда и полости в цилиндрическом основании зубка полиэтиленом, принимаемый 0,4;

D - диаметр зубка, мм, 19 мм;

d - коэффициент объемного расширения полиэтилена, ^оС^-1, составляющий 15 10^-4;

T - температура нагрева, К; T=973 К.

При нагреве до 973 К зубок перемещается в гнезде на расстояние, равное 8 мм. Изучение характера износа твердосплавных зубков в отработанном шарошечном долоте показывает, что сколы зубков происходят в основном на уровне верхнего края гнезда и толщина завальцованного металла не превышает 0,5 мм. Поэтому для разгибания завальцованных кромок достаточно перемещение зубка в гнезде на расстояние 1,0,3 мм. Развиваемые при этом усилия, обеспечивая горячую пластическую деформацию завальцованных кромок гнезда, позволяют при наложении вибрации на долото извлекать зубки из тела шарошки.

При нагревании полиэтилена до температур, превышающих температуру плавления, образуются газообразные продукты его разложения, которые создают в замкнутой полости зубка дополнительные усилия выталкивания, облегчающие извлечение зубка при вибрации.

П р и м е р 2. Извлечение твердосплавных зубков из отработанного калибратора. Перед запрессовкой зубка диаметром, например, 12, 14 мм в корпусе калибратора выполняют гнездо диаметром на 0,10 мм меньше диаметра зубка и глубиной, в 1,4 раза превышающей его диаметр. На дно гнезда помещают гранулы полиэтилена в количестве около 0,5 г, которые при запрессовке зубка без полости заполняют неровности дна гнезда и образуют слой высотой примерно 0,4 D зубка.

Отработанный калибратор нагревают в печи до 973 К (700^оС). Под воздействием расширяющегося от нагрева полиэтилена твердосплавные зубки выдвигаются из гнезда на расстояние =5,0 мм (рассчитанное так же, как в примере 1). При создании радиальной вибрации зубки полностью извлекаются из гнезд калибратора.

Техническими преимуществами предлагаемого способа по сравнению с прототипом являются возможность производить нагрев до более низких температур, позволяющих исключить потерю материала в виде окислов, а также начинать работу по извлечению зубков без предварительной подготовки отработанного инструмента.

Преимущества предлагаемого способа извлечения зубков из отработанного породоразрушающего инструмента по сравнению с прототипом заключаются в более высокой производительности процесса, достигаемой благодаря исключению длительной по времени обработки поверхности породоразрушающего инструмента раствором серной кислоты и уменьшении трудоемкости способа.