УДК 621.791.3.042

Специальность 05.03.06 „Сварка и родственные процессы и технологии"

Работа выполнена в Институте электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины

Научный руководитель:

член-корреспондент НАН Украины, доктор технических наук, профессор, Хорунов Виктор Федорович, Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, заведующий отделом

Официальные оппоненты:

• доктор технических наук, профессор, Квасницкий Вячеслав Федорович, Национальный университет кораблестроения им. адмирала Макарова МОН молодежь спорта Украины, г. Николаев, зав. кафедрой сварки;
• кандидат технических наук, Яким Роман Степанович, Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа МОН молодежь спорта Украины, г. Ивано-Франковск, докторант.

Защита состоится 22 Декабря 2011г. в 12:00 по адресу: 03680, г. Киев – 150, МСП, ул. Боженко, 11.

Загрузить автореферат

АННОТАЦИЯ

Стефанив Б. В. Разработка бескадмиевых припоев и технологии пайки горнодобывающего инструмента с алмазно-твердосплавными пластинами. – На правах рукописи.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.06 – сварка и родственные процессы и технологии. – Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев, 2011.

Диссертация посвящена проблеме создания бескадмиевых припоев на основе системы Ag-Cu-Zn и созданию современного высокопроизводительного породоразрушающего инструмента для прохождения скважин для добычи рассеянного метана.

Исследовано влияние олова в интервале концентраций 3...10 мас.% на структуру, интервалы плавления и химическую неоднородность сплава системы Ag-Cu-Zn, определена площадь растекания припоев на твердосплавных пластинах и нержавеющей стали, а также прочность паяных соединений. Установлено, что исследованные припои при содержании олова до 5 мас.% могут применяться как замена известных кадмиевых припоев при пайке сталей, но их нельзя рекомендовать для пайки твёрдых сплавов.

Изучены особенности структурообразования и свойства сплавов системы Ag-Cu-Zn-Sn при легировании никелем и марганцем. Предложены составы припоев, которые по смачиванию твёрдых сплавов и нержавеющих сталей не уступают лучшим кадмиевым припоям, например ПСр-40, но значительно превосходят их в отношении прочности паяных соединений (до 400...450 МПа).

Исследовано влияние палладия на структуру, интервалы плавления и химическую неоднородность сплава системы Ag-Cu-Zn-Ni-Mn, определена площадь растекания припоев на твердосплавных пластинах и нержавеющей стали, а также прочность паяных соединений. Установлено, что палладий оказывает существенное влияние на структурообразование и свойства сплавов системы Ag-Cu-Zn-Ni-Mn и при содержании 5 мас.% повышает прочностные свойства паяных соединений с 250 до 350 МПа.

В результате обобщения комплекса испытаний сделан вывод, что наиболее перспективными являются системы припоев Ag-Cu-Zn-Sn-Ni-Mn и Ag-Cu-Zn-Ni-Mn-Pd. Были составлены технические условия на производство припоев системы Ag-Cu-Zn-Ni-Mn-Pd. Полученные опытные партии использованы для изготовления натурных изделий.

Большое внимание было уделено оценке работоспособности алмазного слоя алмазно-твердосплавных резцов после нагрева под пайку путём строжки определённой горной породы. Показано, что предложенная технология пайки алмазно-твёрдосплавных резцов с охлаждением алмазного слоя позволяет применять припои с температурой пайки более 700°С без потери работоспособности этого слоя.

Создана технология пайки алмазно-твердосплавных резцов в лопасть, согласно которой все резцы, в отличие от известных решений, впаиваются в лопасть одновременно. Это исключает вторичный нагрев резца и снижает опасность деградации алмазного слоя.

Разработана современная технология изготовления буровых долот с использованием АТР и конструкции долот отечественного производства (ИСМ НАНУ). В результате применения новой технологии проходка на долото увеличилась со 80....120 м до 400...500 м. Это хороший результат для указанных АТР, хотя он был значительно ниже показателей зарубежных аналогов.

Показатели проходки на уровне зарубежных аналогов (до 2000 м) были получены при переходе на АТР зарубежного производства и оптимизации конструкции долот и калибраторов. На конструкцию последних получены соответствующие патенты.

Разработанная в ИЭС им. Е. О. Патона технология по производству буровых долот и калибратора была внедрена на шахте им. А. Ф. Засядько (г. Донецк) для подземного бурения дегазационных скважин.

Ключевые слова: пайка, алмазно-твердосплавные пластины (АТП); твердосплавные державки (ТД); термостойкость алмазно-твердосплавных резцов (АТР); износостойкость бурового алмазного долота и калибратора; бескадмиевые припои; серебряные припои.