Исследователи из НИТУ МИСИС успешно завершили испытания нового твёрдосплавного инструмента, который оснащён горными резцами для добычи каменного угля. Новый инструмент демонстрирует запасы ресурса, которые в два раза превышают показатели существующих аналогов. Испытания оборудования прошли на угольной шахте Кузбасса при поддержке промышленного партнёра, что подтвердило его эффективность.
Создание данного инструмента стало возможным благодаря улучшению свойств твёрдого сплава, что позволило значительно снизить износ и критическую деформацию рабочих элементов горнопроходческого оборудования. Твёрдосплавный инструмент находит широкое применение в таких отраслях, как металлургия и машиностроение, где используется для обработки металлов, а также в горнодобывающей промышленности для добычи полезных ископаемых и в нефтегазовой отрасли при бурении скважин. В строительстве также активно применяются твёрдосплавные изделия.
Твёрдые сплавы представляют собой композиционные материалы, состоящие из карбидного каркаса и металлической связки на основе железа. В процессе обработки металлов или бурения горных пород твёрдосплавные инструменты подвергаются высоким механическим нагрузкам и интенсивному износу, а их рабочие поверхности могут нагреваться до 1000°С. Эти экстремальные условия эксплуатации приводят к деградации оборудования и оказывают значительное влияние на его работоспособность.
Проблема деформации режущих кромок, как отмечают исследователи, может существенно сократить срок службы инструмента. Для повышения стойкости твёрдых сплавов в их состав вводят тугоплавкие карбиды, такие как карбид тантала, что значительно увеличивает сопротивление деформации при высоких температурах. Однако механизм положительного влияния карбида тантала на свойства твёрдых сплавов требует дальнейшего изучения.
Учёные провели исследование механических свойств и структурных изменений твёрдых сплавов с добавками карбида тантала, используя уникальную методику, которая сочетает нагрев и видеофиксацию структурных изменений электронно-прозрачных объектов в колонне просвечивающего электронного микроскопа. Эта методика также позволила провести микромеханические испытания материалов при повышенных температурах. Подробности исследования опубликованы в научном журнале «Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия».
Исследования показали, что сопротивление деформации при высоких температурах в твёрдом сплаве на основе вольфрама (WC—6 %Co), легированном карбидом тантала, связано с образованием упрочняющих танталсодержащих наночастиц в металлической матрице композита. Это отметил кандидат технических наук Александр Зайцев, старший научный сотрудник лаборатории «In situ диагностика структурных превращений» научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН.
Результаты исследования открыли новые возможности для разработки стратегий легирования, направленных на усовершенствование технологии производства твёрдых сплавов. Расширение знаний о механизме деформации при высоких температурах позволило создать инструмент для добычи каменного угля с удвоенным ресурсом работы.
АО «Электромаш» - надёжный поставщик поковок и стального литья.
Создание данного инструмента стало возможным благодаря улучшению свойств твёрдого сплава, что позволило значительно снизить износ и критическую деформацию рабочих элементов горнопроходческого оборудования. Твёрдосплавный инструмент находит широкое применение в таких отраслях, как металлургия и машиностроение, где используется для обработки металлов, а также в горнодобывающей промышленности для добычи полезных ископаемых и в нефтегазовой отрасли при бурении скважин. В строительстве также активно применяются твёрдосплавные изделия.
Твёрдые сплавы представляют собой композиционные материалы, состоящие из карбидного каркаса и металлической связки на основе железа. В процессе обработки металлов или бурения горных пород твёрдосплавные инструменты подвергаются высоким механическим нагрузкам и интенсивному износу, а их рабочие поверхности могут нагреваться до 1000°С. Эти экстремальные условия эксплуатации приводят к деградации оборудования и оказывают значительное влияние на его работоспособность.
Проблема деформации режущих кромок, как отмечают исследователи, может существенно сократить срок службы инструмента. Для повышения стойкости твёрдых сплавов в их состав вводят тугоплавкие карбиды, такие как карбид тантала, что значительно увеличивает сопротивление деформации при высоких температурах. Однако механизм положительного влияния карбида тантала на свойства твёрдых сплавов требует дальнейшего изучения.
Учёные провели исследование механических свойств и структурных изменений твёрдых сплавов с добавками карбида тантала, используя уникальную методику, которая сочетает нагрев и видеофиксацию структурных изменений электронно-прозрачных объектов в колонне просвечивающего электронного микроскопа. Эта методика также позволила провести микромеханические испытания материалов при повышенных температурах. Подробности исследования опубликованы в научном журнале «Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия».
Исследования показали, что сопротивление деформации при высоких температурах в твёрдом сплаве на основе вольфрама (WC—6 %Co), легированном карбидом тантала, связано с образованием упрочняющих танталсодержащих наночастиц в металлической матрице композита. Это отметил кандидат технических наук Александр Зайцев, старший научный сотрудник лаборатории «In situ диагностика структурных превращений» научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН.
Результаты исследования открыли новые возможности для разработки стратегий легирования, направленных на усовершенствование технологии производства твёрдых сплавов. Расширение знаний о механизме деформации при высоких температурах позволило создать инструмент для добычи каменного угля с удвоенным ресурсом работы.
АО «Электромаш» - надёжный поставщик поковок и стального литья.