Режущая пластина

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Авторы Ракицкая Людмила Иосифовна Аниченко Николай Георгиевич(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(57) Режущая пластина, состоящая из подложки из тугоплавкого материала и, по меньшей мере, двух слоев из сверхтвердого материала, в частности алмаза, кубического нитрида бора или их смеси, и расположенного между ними слоя меньшей твердости из тугоплавкого материала, в частности карбида вольфрама. Изобретение относится к производству породоразрушающего инструмента и может быть использовано при его изготовлении из сверхтвердых материалов (СТМ) - алмаза и кубического нитрида бора (КНБ). Инструменты, оснащенные пластинами из СТМ, нашли широкое применение в металлообрабатывающей и буровой технике. Известна режущая пластина, состоящая из подложки и слоя сверхтвердого материала 1. Недостатком такой пластины при выполнении режущего слоя из алмаза является довольно быстрый износ режущего слоя при бурении железосодержащих пород. 11725 1 2009.04.30 Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является режущая пластина 2, содержащая слой СТМ из кубического нитрида бора, алмаза или их смеси, расположенный между двумя подложками из тугоплавкого материала. Такая пластина может успешно работать при бурении железосодержащих пород в случае выполнения слоя СТМ из КНБ. Недостатком данной пластины является невысокая стойкость КНБ к абразивному износу инструмента. При выполнении слоя СТМ из смеси алмаза и КНБ указанный недостаток частично устраняется. Однако в этом случае ввиду того, что слой сверхтвердого материала состоит из двух фаз (алмаза - КНБ), возрастает износ, обусловленный выкрашиванием зерен СТМ. Это связано с тем, что при бурении, например, железосодержащих пород зерна алмаза изнашиваются быстрее зерен КНБ, происходит разрыхление рабочей поверхности, увеличивается эффективная площадь поверхности разрушения и ослабляется связь зерен КНБ с телом пластины, в результате чего происходит их выкрашивание. Соответственно при бурении твердых пород зерна КНБ изнашиваются быстрее зерен алмаза, и происходит выкрашивание зерен алмаза. Кроме того, при затуплении режущей кромки увеличивается нагрузка на инструмент, что приводит к еще более быстрому износу пластин. Режущая пластина 2 выбрана в качестве прототипа и базового объекта. Общим существенным признаком прототипа и заявляемого объекта является наличие в режущей пластине подложки с нанесенным на нее слоем сверхтвердого материала, состоящим из алмаза и КНБ. Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение эксплуатационных свойств режущих пластин, то есть долговечности инструмента. Поставленная задача достигается тем, что режущая пластина состоит из подложки из тугоплавкого материала с нанесенным на нее слоем сверхтвердого материала, например алмаза и/или кубического нитрида бора, или их смеси. Новым, по мнению авторов, является то, что режущая пластина состоит из подложки из тугоплавкого материала и, по меньшей мере, двух слоев из сверхтвердого материала, в частности алмаза, кубического нитрида бора или их смеси, и расположенного между ними слоя меньшей твердости из тугоплавкого материала, в частности карбида вольфрама. Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемая конструкция режущей пластины обеспечивает оптимальные условия работы в режимах самозатачивания. Работу такой пластины при бурении можно представить следующим образом. В процессе работы слой тугоплавкого материала, расположенный между слоями СТМ, ввиду его меньшей твердости истирается на большую глубину, обнажая слой СТМ. По мере того как режущие лезвия затупляются и возрастают силы резания, происходит выкрашивание частичек из слоев СТМ, что увеличивает абразивные свойства режущей поверхности и тем самым увеличивает скорость проходки. На фиг. 1 изображена режущая пластина после проведения испытаний абразивных свойств, где 1 - слой алмаза, 2 - слой карбида вольфрама, 3 - слой КНБ, 4 - слой твердосплавной подложки из ВК-8. На фиг. 2 изображена схема работы пластины в буровом инструменте, где 1 - слой алмаза, 2 - слой карбида вольфрама, 3 - слой КНБ, 4 - подложка из ВК-8, 5 - корпус державки, т, н, в - составляющие сил резания тангенциальная, нормальная и вертикальная соответственно,- отрицательный угол, штриховой линией показан износ режущей кромки. Примеры конкретного применения. Пример 1. Режущая пластина выполнена в виде диска диаметром 8 мм и высотой 4 мм. Она содержит последовательно расположенные слои алмаза - 0,5 мм, карбида вольфрама - 1,0 мм,кубического нитрида бора - 0,5 мм, ВК-8 - 2,0 мм. Изготовляют пластины методом со 2 11725 1 2009.04.30 вместного спекания порошков алмаза, карбида вольфрама, КНБ, ВК-8 в условиях воздействия высокого давления и высокой температуры. Пример 2. Режущая пластина выполнена в виде диска диаметром 8 мм и высотой 4 мм. Она содержит последовательно расположенные слои алмаза - 0,5 мм, карбида вольфрама - 1,0 мм,алмаза - 0,5 мм, ВК-8 - 2,0 мм. Предлагаемая конструкция режущей пластины по сравнению с прототипом позволит увеличить рабочий ресурс бурового инструмента, оснащенного такими пластинами, а также увеличить скорость бурения и снизить нагрузки на инструмент, что даст значительный экономический эффект. Источники информации 1.С. ., 1980, . 22. - . 541-591. 2. А. с. СССР 869155, МПК В 23 В 27/16, 1981. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3