автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка методики ускоренных испытаний твердосплавных зубков шарошечных долот на стойкость к ударным циклическим нагрузкам

На правах рукописи

НАССИФ Сулейман Нассиф

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЗУБКОВ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ НА СТОЙКОСТЬ К УДАРНЫМ ЦИКЛИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ

Специальность. 05 02.01 - Материаловедение (машиностроение) 01 02 06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗ162414

Самара 2007

003162414

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» и Открытом акционерном обществе «Волгабурмаш»

Научный руководитель

Заслуженный машиностроитель РФ, доктор технических наук, профессор Богомолов Родион Михайлович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Бичуров Георгий Владимирович,

доктор технических наук, профессор Павлов Валентин Фёдорович

Ведущая организация

Открытое акционерное общество «Уралбурмаш»

Защита состоится « 14 » ноября 2007 г в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212 217 02 при ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» по адресу 443010, г Самара, ул Галактионовская, 141 (учебный корпус № 6), ауд 28

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»

Автореферат разослан « 13 » октября 2007 года

Просим Вас принять участие в обсуждении работы и направить свой отзыв, заверенный гербовой печатью, по адресу

443100 г Самара, ул Молодогвардейская, 244, Главный корпус СамГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212 217 02

Ученый секретарь диссертационного совета, д т н, профессор

А Ф Денисенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Современное строительство глубоких нефтяных и газовых скважин характеризуется непрерывным ростом силовых и скоростных режимов бурения, которые прямо зависят от надежности основного породоразрушающего инструмента - буровых шарошечных долот Важной задачей в их производстве является повышение конструкционной прочности материала породораз-рушающих элементов, обеспечивающей надежную и длительную работу в условиях эксплуатации

В настоящее время испытание материалов твердосплавных зубков проводится в соответствии с отечественными и международными стандартами К таким испытаниям относятся оценка плотности (экспериментальным или расчетным путем), твердости по Виккерсу или Роквеллу, параметров ко-эрцитивности и др Стабильность свойств в партиях зубков контролируется по удельной электропроводимости, а также с помощью коэффициента термического расширения Механические и технологические свойства определяются пределом прочности при изгибе и напряжениями сжатия

Вязкость разрушения оценивается при изгибе с использованием образцов с надрезом, а прочность при сжатии и модуль упругости определяются в соответствии с требованиями действующих стандартов Эффективным методом оценки качества является также ультразвуковое тестирование

Целью проведения стандартизованных испытаний является определение зависимости прочности твердосплавных материалов от металлургических дефектов, основными из которых являются скопление |3-фазы, наличие крупных зерен а- фазы, двойного карбида (ц-фазы), загрязнение (наличие во фракции карбида вольфрама частиц других металлов, сплавов и неметаллов), сегрегация (неравномерное распределение фазы) и др, выявленные путем исследования микроструктуры на шлифах.

Перечисленные стандартизованные лабораторные методы испытания твердых сплавов позволяют выявить характеристики, которые не могут в полной мере характеризовать конструкционную прочность зубков, поскольку испытания проводятся не на зубках, а на образцах-свидетелях и не воспроизводят режимы нагружения и условия внешней среды

Здесь наибольшее значение имеет физическое моделирование ударных процессов, характерных для работы зубков на забое при контактировании с разрушаемой породой в условиях очень высокого нагружения, воздействия абразивной и агрессивной среды

Существующие установки для испытания циклической прочности различных материалов, в первую очередь стальных, плохо подходят для определения циклической долговечности твердосплавных зубков. Кроме того, время испытания высокопрочных зубков получается слишком большим и не позволяет своевременно выдавать заключения о годности новых партий зубков. В связи с этим, для оценки долговечности изготавливаемых зубков на ударную стойкость необходима разработка ускоренных методов испытаний с помощью специализированных стендов, включающих технические средства и программное обеспечение, позволяющих без задержки производственного цикла выдавать заключения о годности новых партий зубков для поставки их на сборку

Создание методики испытаний твердосплавных зубков на стойкость к ударным циклическим нагрузкам, обеспечивающей надежную и длительную работу в условиях эксплуатации, стенда для таких испытаний, выбор ускоренных режимов испытаний обеспечивают возможность оперативно оценивать эффективность материаловедческих, технологических и конструктивных мероприятий по повышению прочностных свойств зубков, минуя длительные и дорогостоящие полевые испытания буровых долот с твердосплавными зубками

Отмеченные проблемы указывают на необходимость их решения и на актуальность темы диссертационной работы, что также подтверждается получением гранта Самарской региональной научно-технической программы № 01.2.00610804 от 03 02 2007 г

Объекты исследования - методология и система, методика и средства испытания породоразрушающих зубков буровых шарошечных долот из твердых сплавов различных марок на конструкционную прочность (циклическую долговечность)

Предметы исследования и разработки - кинетика и механизмы усталостной повреждаемости зубков при циклических ударных нагрузках, критерии оценки ударной стойкости, методики производственных испытаний твердосплавных зубков на стойкость при циклическом ударном нагружении

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка научных и методических основ, а также технических средств реализации ускоренных испытаний твердосплавных зубков шарошечных буровых долот на стойкость к ударным циклическим нагрузкам, что позволяет установить нижний предел прочности для пропуска зубков на сборку, оперативно принимать решения по выбору и оптимизации материалов зубков и технологии их производства, минуя длительные и дорогостоящие полевые испытания долот, а также внедрить разработанные методики и стенды для контрольного испытания в серийном производстве зубков в ОАО «Волгабурмаш»

Задачи исследования Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1 Исследовать основные механизмы накопления повреждаемости и разрушения зубков буровых долот с учетом совместного действия основных эксплуатационных факторов бурения - характера нагрузки, температуры, среды и т п На основе обобщения полученных результатов разработать физическую и расчетные модели для исследования разрушения и прогнозирования ресурса твердосплавных зубков буровых долот

2 С учетом характера повреждаемости и разрушения разработать и внедрить в научно-исследовательской лаборатории ОАО «Волгабурмаш» методики и технические средства для ускоренных испытаний твердосплавных зубков буровых долот на циклическую ударную стойкость

3 На базе обобщения экспериментальных результатов при испытаниях твердосплавных зубков буровых долот и физического моделирования разрушения выбрать и обосновать режимы испытаний для каждого типа выпускаемых твердосплавных зубков, а также критерии для оценки их минимальной стойкости при испытаниях. Установить нижние пределы ударной стойкости для всех типоразмеров зубков Обеспечить поступление на сборку шарошек зубков со стойкостью не ниже установленного нижнего предела.

4. Проанализировать влияние дефектов структуры, возникающих при изготовлении твердосплавных зубков на показатели их циклической стойкости

Методы исследования В диссертационной работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследований

Анализ характера повреждаемости материала зубков на основании фрактографии поврежденных поверхностей и сколов производился на стандартных оптических микроскопах с увеличением до хЮОО

Энергетические параметры повреждаемости - энергия активации пластической деформации 11о, накопленных повреждений ии значение структурно-чувствительного коэффициента у и микротвёрдости Н^ проводились при помощи склерометрирования на созданном приборе и на микротвердомере ПМТ-3

Оценка ударной стойкости проводилась на разработанном стенде по предложенной автором методике Обработка экспериментальных данных выполнялась с использованием методов теории вероятности и математической статистики Погрешность всех экспериментальных данных не превышает 5% при доверительной вероятности 0,95 Прогнозирование ударной стойкости зубков выполнялось при помощи аппроксимации экспериментальной зависимости роста энергии активации пластической деформации от наработки зубков на стенде методом наименьших квадратов

Оценка деформации зубков в процессе ударных испытаний выполнялась микрометром с ценой деления 10 мкм Исследование напряженно-деформированного состояния зубков при ударе выполняли на конечно-элементных моделях, построенных с помощью программного пакета АЫ8У5 Эпюра ударного нагружения фиксировалась тензометрическим методом в

режиме реального времени при помощи быстродействующей микроконтроллерной системы сбора данных

Конечная оценка эффективности полученных результатов выполнялась при проведении промысловых испытаний буровых шарошечных дотот, вооруженных твердосплавными зубками

Достоверность и объективность полученных результатов стендовых и промысловых испытаний, лабораторных и производственных измерений подтверждена совпадением теоретических и экспериментальных данных, а также корректностью использованного математического аппарата, внедрением компьютерной системы сбора данных при ударных испытаниях зубков, исключающей погрешности, связанные с «человеческим» фактором Основные положения, выносимые на защиту

1 Методика ускоренных испытаний твердосплавных зубков на ударную стойкость при циклическом нагружении

2 Компьютеризированный стенд для производственных испытаний твердосплавных зубков буровых долот на стойкость к циклическим ударным нагрузкам.

3 Кинетическая модель накопления повреждаемости в материале твердосплавных зубков, деформируемых циклическим ударным нагружением и результаты оценки активационных параметров деформации и разрушения твердых сплавов

4 Результаты исследования кинетики усталостной повреждаемости зубков при ударных испытаниях

5 Конечно-элементная модель напряженно-деформированного состояния зубков при ударном нагружении

6 Критерии выбора режимов испытаний

7 Критерии оценки качества испытанных партий зубков

8 Влияние дефектов структуры зубков на снижение их циклической стойкости

Научная новизна заключается в следующих разработках

1 Разработана кинетическая расчетная модель усталостной повреждаемости и разрушения твердосплавных зубков при циклических ударных воздействиях

2 Определены значения активационных характеристик деформации и разрушения твердых сплавов

3 Исследована кинетика усталостной повреждаемости зубков при циклических ударных испытаниях

4 Разработана и исследована конечно-элементная модель контактного взаимодействия твердосплавного зубка с плитой при ударных нагрузках

5 Разработана методика ускоренных испытаний зубков на ударную стойкость

6 Разработаны критерии >сгалостной прочности зубков при циклических \дарных нагрузках

Практическая ценность представлена следующими результатами

1 Разработаны испытательный стенд и методика для оценки ударной стойкости зубков буровых долот

2 Разработана методика выбора режимов испытаний

3 Решена важная научно-техническая задача повышения работоспособности твердосплавного вооружения буровых долот за счет применения ускоренных испытаний на стойкость к ударным циклическим нагрузкам самих зубков, а не образцов-свидетелей, что позволило оценивать эффективность мероприятий по повышению долговечности твердосплавного вооружения буровых долот, минуя длительные и дорогостоящие полевые испытания

4 Впервые разработанные методика динамического испытания твердосплавных зубков и стенд с компьютерным управлением позволили экспериментальным путем установить нижний предел длительности испытаний для допуска зубков на сборку

5 На базе созданных методик и устройства стенда получена возможность оперативно принимать решения по выбору и оптимизации материалов зубков, параметров смесей, величины зерен, отклонений твёрдости и других показателей, что способствовало повышению долговечности выпускаемых твердосплавных зубков в 2-5раз в период с 2004 по 2006 г г

6 Созданные методика и кинетические модели повреждаемости твердосплавных зубков позволили оперативно прогнозировать необходимую длительность испытания зубков на промежуточном этапе, что снизило время испытаний до 1,5 раз и ускорило выдачу заключений о возможности поставки новых партий испытуемых зубков на сборку

7 Разработано программное обеспечение для формирования базы данных по результатам испытаний и прогнозирования долговечности зубков при стендовых испытаниях

8 Усовершенствовано испытательное устройство для оценки статической прочности твердосплавных зубков на сжатие

9. Разработан склерометрический комплекс для оценки энергии активации пластической деформации твердосплавных зубков

Реализация работы на практике Стенд для испытания зубков буровых долот на ударную стойкость, разработанные методики испытаний, программное обеспечение для обработки результатов экспериментов и прогнозирования долговечности зубков буровых долот, склерометр для неразру-шающего контроля качества твердосплавных зубков внедрены в виде стандарта предприятия ОАО «Волгабурмаш», г Самара.

Апробация работы Результаты диссертации доложены, обсуждены и одобрены на следующих международных научно-технических конференциях XVII Международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» (ИМАШ РАН им А.А Благонравова, Москва, 2005г), Международной научно-практической школы-конференции «Сла-вянтрибо-7а» Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентоспособности инфраструктуры сквозной логисти-

ческой поддержки трибообъектов и их производства (РГАТА, Рыбинск, 2006г ), Международной научно-технической конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (СамГТУ, Самара, 2006г ), Международной научно-технической конференции «Развитие двигателестроения в России» ( СГАУ, Самара, 2006 г), XVIII Международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2006» (ИМАШ РАН им А А Благо-нравова, Москва, 2006г ), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (СамГТУ, Самара, 2007г)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, входящих в перечень ВАК, 13 тезисов и докладов, получено 4 патента на технических решения, разработанные в процессе исследований и признанные изобретениями

Личное участие автора Автору принадлежит выбор методов и методик исследования, математическая разработка и привязка кинетической модели усталостной повреждаемости к циклическим ударным испытаниям твердосплавных зубков; принятие основных технических решений при разработке лабораторного стенда и создание методики для проведения ударных испытаний твердосплавных зубков, выбор режимов испытаний, идентификация критериев ударной стойкости зубков; исследование кинетики изменения физико-механических свойств твердых сплавов в процессе ударных испытаний, разработка конечно-элементной модели напряженно-деформированного состояния зубков при ударном воздействии Вклад диссертанта в работы, выполненные в соавторстве, состоял в непосредственном его участии во всех стадиях работы, начиная от постановки задач, выполнения теоретических и экспериментальных исследований и внедрения полученных результатов

Структура и объём работы Диссертация состоит из введения, 5 глав и общих выводов по работе Она изложена на 173 страницах, включает 76 рисунков, 5 таблиц Список литературы содержит 135 наименований

Содержание работы Во введении рассмотрена ситуация, сложившаяся в производстве буровых шарошечных долот в России Показано, что очень важной задачей в повышении их технического уровня и конкурентоспособности на рынке является повышение конструкционной прочности породоразрушающих элементов, изготовленных из твердых сплавов, для обеспечения надежной и длительной работы в условиях эксплуатации Ее решение связано с оптимизацией механических свойств твердосплавных зубков по результатам испытаний на этапе их производства Методика и режимы таких испытаний должны отражать механику разрушения породы на забое скважины под действием динамических усилий в процессе перекатывания шарошек по забою при вертикальных и круговых колебаниях колонны труб и наложении инерционных сил

Создание методики и средств ускоренных испытаний зубков необходимо для объективной оценки их эксплуатационных свойств, корреляции установленной стойкости с другими характеристиками твёрдого сплава Необ-

ходимы разработка такой методики, технических средств, программного обеспечения, позволяющих оценить стойкость любой партии выпускаемых на сборку твердосплавных зубков к ударным циклическим нагрузкам Эти проблемы указывают на актуальность темы диссертационной работы

В первой главе представлен литературный обзор современного состояния вопроса по металлургическому качеству выпускаемых твердосплавных зубков, требованиям к их механическим свойствам

Отмечено, что от выбора программы и методов испытаний зависит степень объективности получаемых оценок качества твердосплавных зубков и правильность выбора технологических воздействий с целью улучшения этих параметров.

Повышение качества твердосплавных зубков, одного из самых важных элементов буровых долот - актуальнейший вопрос конкурентоспособности и защиты отечественной продукции в условиях рыночной конкуренции

На основании анализа результатов исследований, проведенных Александровой Л И, Амосовым А П, Бичуровым Г В , Богомоловым Р М, Бонда-ренко В П , Виноградовым В.Н, Екобори Т., Киффером Р , Клячко Л И , Креймером Г С, Линдо Г В , Литошенко Н В , Лошаком М Г, Пашинским В В , Сорокинывм Г М, Третьяковым В И, Трощенко В Т, Тумановым В И., Фридманом В М. и др выявлено, что при достаточно полно изученном многообразии подходов к анализу разрушающих внешних и внутренних факторов работающих на забое твердосплавных зубков, методов лабораторных испытаний твердосплавных материалов на абразивное и динамическое изнашивание, практические аспекты приложения теории разрушения материалов к оценке динамического разрушения твердосплавных зубков к настоящему времени не разработаны

В изучение кинетики повреждаемости конструкционных материалов большой вклад внесли Владимиров В И., Журков С Н, Иванова В С., Конева Н А, Панин В Е, Песчанская Н.Н, Ратнер С.Б, Регель В Р., Рыбакова Л М , Слуцкер А И, Степанов В А , Терентьев В.Ф , Федоров В В , Черепанов Г П , Шпейзман В В и др ученые

Проведенные ими исследования закономерностей усталостной повреждаемости материалов при ударных испытаниях открывают возможность прогнозирования эксплуатационной долговечности элементов машин при кинетическом подходе в расчете энергии активации разрушения. Результаты этих исследований могут быть взяты за основу при разработке методов и средств прогнозирования эксплуатационной долговечности твердосплавных зубков буровых долот, а также при подходе к проблеме разработки ускоренных методов их стендовых испытаний

В заключение первой главы сформулирована цель диссертационной работы и поставлены задачи исследований

Во второй главе предлагается новая, дополнительная программа производственных испытаний непосредственно на твердосплавных зубках буровых долот и разрабатывается энергетический критерий прочности, основан-

ныЙ на анализе роста внутренней энергии в материале зубков при ударных воздействиях.

А,нализ существующей системы испытаний зубкол буровых долот показал необходимость повышения их научного, методического и аппаратурного уровня. В связи с этим были сформулированы новые чребования к программе динамических испытаний твердосплавных зубков буровых долот, затрагивающие основные аспекты повышения их эксплуатационной надежности. Среди главных требований были Обозначены: преемственность новой программы испытаний, достоверность, адекватность, автоматизация, наукоёмкость, экономичность и экспрессность испытаний; Обоснована необходимость введения в программу испытаний динамических испытаний на ударную стойкость, статических испытаний по опенке стандартных механических свойств твердых сплавов, а также склерометрических методой испытаний, впервые предложенных к применению для опенки кинетики повреждаемости твердых сплавов.

Опираясь на структурно-энергетический подход, в работе использован энергетический критерий прочности твердых сплавов в виде Аи<и1, где ¡¡¿- мольная энергия активации разрушения материала, Ди- повышение мольной внутренней энергии, описываемое выражением

к*

- соответст-

К <1

Рис. 1. Иллюстрация к оценке затраченной работы на пластическую деформацию материала.

Дм = Ы + Да = ГДз +. где: Л/, Д«, Лу, Ае^, Деп, венно мольные приращения связанной энергии; свободной энергии, энтропии, энергии упругой деформации и запасенной энергии пластической деформации; Т абсолютная температура,

13 результате идентификации параметров термодинамической модели (1) й привязки к режимам динамических испытаний зубков на ударную стойкость получено условие разрушения

ур";

ДЛп| - +^—10"'

Рис. 2. Схема накопления энергии повреждаемости в твердосплавных зубках при циклических ударных испытаниях.

) 2ЕЗ\

где с„ - средняя цикловая относительная деформация зубка за один удар; Л^ -число циклов наработки, ^коэффициент (рис. 1), учитывающий неравенство Лелг < ; Ул - молярный объем; Г, - модуль упругости; /•' - амплитуда ударной нагрузки; $у - площадь контакта зубка с плитой в момент удара; г„ -постоянная времени: £ - длительность контакта зубка с плитой ¡а один цикл испытаний; и„„, и,, - соответственно исходное и минимальное значение энергии активации пластической деформации.

Вклады каждого из слагаемых при циклических испытаниях проиллюстрированы на рисунке 2, а числовые значения - па диаграммах (рис. 3 а,б). Как видно из рисунков, основной вклад в процесс разрушения вносит запасенная энергия наклепа, которая обеспечивает постоянный, близкий к линейному рост внутренней энергии материала.

I

ijtii wtpjr«*-*", 'Q* i1«**

а б

1'ис. 3. Вклад различных компонентов в приращение внутренней энерг ии !а один цикл на-гружеййя (а) и в момент разрушения чубка (ó) при ударных испытаниях. Значения приведены в кДж/моль.

[1 третьей главе приведен анализ на пряжешю-д сформированного состояния твердосплавных зубков при ударных воздействиях, разработан стенд и методика для динамических испытаний твердосплавных зуокоп на ударную стойкость.

С использованием программного пакета ANSYS разработана Конечно-элементная модель динамического нагружения твердосплавных зубков с различной формой породоразрушающей поверхности (11 наиболее представительных типоразмеров - клиновидных, конических, сферических и др.) с целью выяснения распределения Внутренних нолей напряжений и деформаций в нагружаемых зонах зубков и определения локализации зоны концентрации напряжений. Учитывая изотропию твердых сплавов, для описания их физического поведения использовалась модель Casi Iron, Для повышения точности анализа конечно-элементная сет ка в области удара (вершина зубка) размер ячеек выбирался меньше, чем в остальной области (рис. 4). Эквивалентные напряжения а, находили согласно теории Пи-

Рис. 4. Вид кешечно-эпементнйЙ сеты; модели

саренко-Лебедеаа:

о- =сг +1(3) X

где ^ = <та =(<т, л-а2 + ст,)/3; А=0.75;

о-, = ¡Ш^Щ |р> - )2 + Щ ~ о-,]/2;

I = ЗоЛх(т, ^ «д-КЬ 3Десь " пределы

прочности при одноосном растяжении и сжатии, ег(- интенсивность напряжений; спереди ее напряжение, сг,, а, ,<Т) - главные напряжения. Поле значений <т, показано на рис. 5.

Рис. 5. Интенсивность напряжений в осевом сечении зубка К8558 пои усилии 1460 кГ.

Исследование конечно-

элементной модели позволило установить, что уровень напряжений в наиболее нагруженной точке оказывается наиболее зависящим от одного параметра - радиуса закругления вершины

— — — —- головки зубка (рис. 6), при этом в осе-

Рис. 6, Зависимость разрушающего значения давления в гидроцилиндре от радиуса вершины зубков.

симметричных зубках наблюдается более высокая степень деформации, что было подтверждено при стендовых испытаниях. На экспериментальных кривых (рис. 7) начальный участок вклю-

чает деформирование микронеровностей на поверхности зубков а области из контакта с плитой, что не учитывается при моделировании. Применение модели идеальной пластичности позволяет оценить асимптотические значения деформации уже на первых циклах счета.

Рис. 7. Осредненные экспериментальные кривые осадки осесимметричиых (а) и нсосесимметричных (б) зубков.

Для экспериментальной оценки статической прочности твердосплавных зубков был использован метод, предложенный P.M. Богомоловым, и усовершенствованный диссертантом. В данном способе испытуемые зубки вставляются в пазы специального устройства (рис. 8). Расположение и размеры пазов в корпусе обеспечивают при установке пары зубков их контакт по

точкам середин цилиндрических хвостовиков, при этом часть верхнего зубка выступает за габарит над поверхностью ■>—t—_

корпуса и воспринимает разрушающую И" Г

нагрузку, создаваемую испытательной__]_ | )__

машиной. При гаком точечном контакте р~

\ / la

двух зубков из определенной партии, ко- \—........—у

гда ничто не влияет на разрушающую на- \ , ...---Г

грузку Plx,it, этой пары, включая разннцу в -

форме породоразрушаютей поверхности j----- —

зубков, определяется величина критиче- S | Г

ской нагрузки Партии спеченных зубков -—-----

Р/нпр и оценивают, не является ли это но- "" --

казание ниже установленного предела для зубков данного типа, размера и материала.

В отличие от конструкции испытательного устройства со стальным корпусом в данной работе корпус был изготовлен цельным, в виде одной эластичной (резиновой) детали с высотой Я, равной сумме двух диаметров d испытуемых зубков, с двумя встречными полостями в

серединной части глубиной h, равной диаметру d зубка каждая, с конфигурацией на входах и поверхностей донышек, ответными осевому сечению и наружной поверх fiocth половины рассеченного зубка. Такая конструкция испытательного устройства зубков для буровых долот позволила резко повысить стойкость, упростить технологию изготовления И снизить себестоимость корпуса, ускорить и упростить процесс испытаний твердосплавных зубков, повысить технику безопасности при проведении работ и, в конечном итоге, не допускать на сборку шарошек зубки с пониженными прочностными свойствами При этом образовавшиеся хрупкие частицы твердого сплава не разлетаются, как ранее, с большой скоростью в помещении лаборатории, а удерживаются внутри раз- ков буровых долот Fia ударную двинувшегося вширь корпуса за счет его стойкость.

Рис. 8. Схема нагружен в я твердосплавных зубков при испытаниях на сжатие при точечном контакте. Обозначения; 1 - корпус; 2, 3 - соответственно верхний н нижний испытуемые зубки; 4 точка контакта; 5 -вершина зубка; 6,7 - порожние полости для установки соответственна верхнего и нижнего зубков: 8 - вектор приложения нагрузки; - нагружающие плиты.

Рис. 9. Общий вид установки для испытаний твердосплавных зуб-

свойств растяжения, что полностью обеспечивает выполнение требований техники безопасности

Разрушения или нарушения габаритов полостей для зубков практически не происходит в течение длительного времени После снятия нагрузки частицы испытанных зубков легко удаляются из полостей корпуса, а вместо них вставляют на испытание новую пару зубков Количество испытуемых пар твердосплавных зубков определяется статистическими методами

Для контроля стойкости твердосплавных зубков буровых долот к разрушению при циклическом ударном воздействии в условиях НИЛ ОАО «Волгабурмаш» был разработан специальный стенд (рис 9), обеспечивающий возможность проведения испытаний в 3-х режимах испытание ударом, испытание трением (на износ), испытание на удар с трением (износом) Работа стенда управляется с пульта персонального компьютера (ПК) Мониторинг режимов испытаний отображается на экране ПК При этом система управления обеспечивает автоматическую стабилизацию выбранных режимов испытаний, автоматизированный сбор информации в базу данных и автоматизированное создание отчетов по испытаниям зубков буровых долот Для приближения режимов лабораторных испытаний к промысловым условиям осуществлена возможность производить удары зубков в абразивно-глинистых средах (например, смеси «песок-глина», «гранитная крошка-глина» и тп) Такие испытания позволяют оценить стойкость зубков к комплексному механическому и абразивному воздействию

При проведении испытаний на циклическое ударное нагружение производят запрессовку испытуемого зубка в специальную оправку с тарированным усилием Закрепляют оправку с зубком на штоке силового гидроцилиндра через тензометрический датчик силы Устанавливают требуемую высоту подъема зубка над плитой. Затем включают установку, устанавливают требуемую величину давления в гидросистеме и начинают испытание При этом шток гидроцилиндра совершает вертикальные возвратно-поступательные движения, осуществляя долбление вершиной зубка по стальной плите, которая в промежутке между ударами имеет возможность перемещаться в горизонтальной плоскости для обеспечения одинаковых условий контактного взаимодействия зубка с поверхностью плиты По окончании испытаний рабочую плиту снимают с координатного стола и шлифуют, обеспечивая необходимые значения шероховатости поверхности После окончания испытаний

отработанный зубок извлекают из оправки

Эпюры нагружения, полученные при экспериментах, показали что при ударном воздействии наблюдается три основных гармони-Рис 10 Характерный вид спектрограммы на- ^ соударения (см рис 10) началь-гружения зубков при ударных испытаниях (по- ныи импульс динамически удар-казано четыре последовательных цикла натру- ной нагрузки (фаза а), затухающие жения) а, б, в - соответственно первая, вторая колебания с частотой собственных и третья фазы цикла ударного нагружения

колебаний нагружающего устройства, порядка 40Гц (фаза б), переходящие к квазистатическому нагружению, при котором устанавливается значение силы, определяемое давлением штока гидроцилиндра (фаза в) Полученные эпюры указывают на то, что момент разрушения может быть связан с фазой а, когда действующие на вершину зубка силы наиболее высоки, а длительность прижатия достаточна для роста трещины и образования хрупкого скола

Величина ударного нагружения каждого типоразмера зубков нормируется по максимальному значению среднего давления в вершине зубка Р, в момент удара, которое зависит от площади соприкосновения зубка с плитой и силы удара Площадь контакта, зависящую от типоразмера зубка, марки твердого сплава и материала плиты, давления в гидросистеме и др факторов, оценивают экспериментально, путем планиметрирования перфорированных отпечатков, полученных на копировальной бумаге, проложенной между зубком и поверхностью плиты при испытаниях Исследования показали, что данный критерий обеспечивает хорошую сопоставимость результатов испытаний зубков, при варьировании формы и размеров зубков, изменении материала и твердости плиты, точки приложения силы на плите, эпюры нагружения и др факторов Величина Р3 составляет до 30% от статической прочности на сжатие, вследствие чего разрушение имеет усталостный характер и происходит после определенного числа циклов нагружения

Для определения требуемой величины силы удара для каждого типоразмера зубков строится эпюра «нормальная нагрузка - давление» Сила ударного нагружения Ру находится по эпюре в точке, соответствующей величине давления Р3 Для построения эпюры Р =/(!•".,,,) экспериментально оценивают площади контакта Б, вершины зубка и величину нормальной ударной нагрузки при 3 4 значениях давления в гидросистеме, затем рассчитывают соответствующие величины давления на вершине зубка Р, = />/ и строят эпюру в координатах «давление - нагрузка» Пример исследования зависимости локального давления в вершине зубков при ударных испытаниях от давления в гидросистеме для ряда типоразмеров зубков приведен на рисунке 11 После определения величины необходимого усилия ее значение устанавливается при испытаниях путем регулирования давления в гидросистеме и контроля величины до выполнения условия =/*',. При изменении материала плиты, температуры испытаний, типоразмера зубков и др условий испытаний процедура оценки Р> повторяется вновь

Проведено исследование влияния широкой группы факторов на величину и стабильность силы удара при динамических испытаниях зубков буровых

Исследование локального давления в вершине зубка при ударе

х £ 160

S >20

I 30

т

—-р-

ж----

У • rz

Î 15 H W (S В 31 2 S Ж Я JÛ 32 Зв Давление в гидросистеме Au*

P+-R6385 8 R0075 * R9S03 я (1P2Q13 * R4S13 » R17Î]

Рис 11 Пример исследования среднего локального давления в вершине зубков

долот. Были рассмотрены четыре группы факторов: 1 - факторы, относящиеся к режимам испытаний; 2 - факторы, отражающие свойства соударяемых материалов; 3 - геометрические факторы и 4 - конструктивные факторы. Эксперименты показали, что оптимальным способом регулировки силы ударного нагружен и я является управление давлением в гидросистеме. При этом сила ударного нагружен ия почти линейно зависит от давления в гидросистеме (в диапазоне значений 15,, .25 Атм) при высоте подъема зубка над плитой не более 15 мм.

Впервые для исследования кинетики повреждаемости твердосплавных зубков буровых долог при циклических испытаниях было предложено использовать склерометрическую оценку активационных параметр о к разрушения материалов. Разработаны конструкция и методика склерометрической оценки активационных параметров разрушения твердых сплавов.

Новый склерометр (рис.52) представляет собой ручное малогабаритное переносное устройство для экспрессной оценки энергии активации разрушения поверхностного слоя испытываемых зубков. Склерометр позволяет вы -поднять пропахивание материала поверхностного слоя (на глубине 3...5 мкм) алмазной пирамидой (индентор Виккерса) при тарированной величине заглубления индентора.

В процессе склеро мигрирования с помощью тен-зометрических датчиков и м и кро контроля ер но го блока измеряют силу сопротивления царапанию и рассчитывают энергию активации, как работу пластической деформации, отнесенную к молю вещества. Прибор отличается малыми весом и габаритами, простотой использования (измерение осуществляется нажатием на кнопку склерометра), экспрессностью и неразрушающим характером испытаний. Расчет энергии активации пластической деформации производится автоматически при помощи специальной программы. Исследуемый зубок закрепляют в специальной оправке, которая устанавливается на базовую поверхность измерения.

четвертой главе представлены результаты исследования кинетики повреждаемости и разрушения породоразрушающих зубков различных типоразмеров и марок твердых сплавов при циклических ударных испытаниях на разработанном стенде.

Установлено, что усталостному разрушению зубков предшествует локализация деформации и разрушения в области вершины зубка (рис. 13) где наблюдаются изменения механических, активациониык и геометрических характеристик деформируемо-

Рнс. 12. Общий вид СЮ1 ероу.етрн Ч еского модуля

В

ш *

Рис, 13. Локализация повреждений в вершине приработанного зубка.

го материала В процессе наработки зубков происходит рост пластической деформации, повышение микротвердости (наклеп), некоторый рост структурно-чувствительного коэффициента и постепенное (близкое к линейному закону) увеличение энергии активации пластической деформации

Определены усредненные начальные и критические значения актива-ционных параметров разрушения зубков из твердых сплавов ВК10 и ВК16 Начальные значения энергии активации пластической деформации материалов зубков находятся в диапазоне 72 102 кДж/моль (для сплава ВК-10) и 60 90 кДж/моль (для сплава ВК-16). Критические значения энергии активации для зубков из этих сплавов соответственно составляют 250 кДж/моль и 230 кДж/моль

Показано, что разработанная во второй главе кинетическая расчетная модель повреждаемости зубков достаточно хорошо описывает экспериментальные данные по оценке изменения энергетического состояния деформируемых твердых сплавов (рис 14) Полученные кинетические модели повреждаемости зубков позволяют прогнозировать число циклов до их разрушения на начальном этапе наработки зубков на стенде Для проведения ускоренных испытаний твердосплавных зубков на стойкость к ударным циклическим нагрузкам разработана экспериментально-расчетная методика Созданная методика позволяет сократить время испытаний до 2,5 раз Появляется возможность проводить испытания партии зубков при большем объеме выборки, что повышает точность оценки качества партии зубков В данной методике производят испытания зубков по ускоренной программе без доведения их до разрушения, определяют параметры кинетической модели повреждаемости и экстраполируют полученную зависимость до достижения значения энергии активации разрушения испытываемого твердого сплава Разработана программа «Resource 2 exe» для автоматизированного формирования базы данных по испытаниям зубков и прогнозирования их ресурсных характеристик

а б

Рис 14 Зависимость энергии активации пластической деформации от числа циклов наработки на стенде для ударных испытаний зубков R4704 из твердого сплава ВК 10 (а) и зубков R0073 из твердого сплава ВК 16 (б) Точки - экспериментальные данные, линии - соответствующие расчетные зависимости, полученные по кинетическим моделям

С участием автора разработан стандарт предприятия СТП 1401-582-03, «Твердосплавные изделия Марки сплавов Технические требования Методы испытаний Правила и критерии приемки» Стандарт предусматривает, как обязательное, проведение испытаний твердосплавных зубков буровых долот от каждой выпускаемой партии на стойкость к ударным циклическим нагрузкам на стенде научно-исследовательской лаборатории ДПИиР Этот стандарт утвержден генеральным директором ОАО «Волгабурмаш» в октябре 2003 года С этого времени каждая партия твёрдого сплава поступает на сборку шарошек буровых долот только после получения положительного результата по ударным циклическим испытаниям

В пятой главе показано, что внедрение разработанных критериев, стенда и методик испытаний позволило ускоренно оценивать следственные изменения, получаемые от различных изменений параметров технологии подготовки смесей, прессования, спекания твердосплавных зубков, выбирать адекватные варианты без неизбежных ранее длительных и дорогостоящих полевых испытаний долот Установлена количественная оценка влияния большинства отклонений в структуре и технологии производства на циклическую стойкость зубков крупных кристаллов и их скоплений, сегрегации, скоплений кобальта, т|-фазы, пористости и др

Эксперименты показали, что даже небольшие сбои и отклонения по химическому составу могут привести к резкому снижению конструкционной прочности, преждевременным сколам и поломкам зубков во время бурения и подъеме долот с забоя

Исследование влияния структуры вершины твердосплавных зубков на параметры циклической стойкости показало следующее.

Испытания зубков с одним большим кристаллом выявили снижение числа циклов до разрушения в среднем от 2 до 7%, а зубков со скоплением крупных кристаллов - в среднем от 5 до 32% (рис 15а)

Испытания зубков с дефектом сегрегации выявили среднее снижение числа циклов до разрушения от небольшого до значительного - от 2 до 24% При испытаниях зубков со скоплениями кобальта число циклов до разрушения снижалось, в среднем от 8% до 2-х раз (рис 15 б, в)

Твердосплавные зубки с содержанием в структуре г)-фазы показывали низкие результаты ударной циклической стойкости Снижение числа циклов до разрушения составляло, в среднем от 27% до 3-х раз При испытаниях зубков с пористостью число циклов до разрушения снижалось, в среднем от 31% до 3-х раз (рис 15 г, д)

Введение дополнительной операции при спекании - обработки под высоким давлением (газостатирование) - дает уменьшение общей пористости в 3-5 раз, а отдельные, относительно крупные поры в структуре твердого сплава исчезают вообще (рис 15 е)

I) ?(-фа:}а на зубке из сплааа ВК10 Увеличение ч 100(1

.и Кр\ иная III'ра диаметром КЗ мкм па зуоке и! с плана В К16. Увеличение »100

б) Сегрегация размером 610x523 мкм па зубке из сплава ВК10 Увеличение -/100

е) Пористость типа С (свободный углерод) на зУбйе из сплава 8К10. Увеличение - ¡00

а") Скопление кристаллом размером ¡¡а зубке нз сплава )ЖК) Увеличение

в) Скопление кобальта размеров 61 «24 мкм на из сплава Увеличение х500

1'ис. 15. Характерные виды агепилур? ичеекнх лефектов материалов тверлых дплаРОй

Динамика роста качественных показателей твердосплавного вооружения по данным стендовых и промысловых испытаний за 2005-2007г г отражена в выводах 2 и 7.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Разработаны методика динамического испытания зубков и стенд с компьютерным автоматизированным управлением, позволившие экспериментальным путём установить для каждого типоразмера зубков постоянную обоснованную длительность испытаний для оценки ударной стойкости и установления нижнего предела длительности испытаний для пропуска зубков на сборку

2 На базе созданных методик и устройства стенда исследовано влияние дефектов структуры зубков на показатели их циклической стойкости и получена возможность оперативно принимать решения по выбору и оптимизации материалов зубков, параметров смесей, величины зерен, равномерности их распределения, содержания свободного углерода, отклонений твёрдости и других показателей, что способствовало повышению долговечности выпускаемых твердосплавных зубков в 2-5 раз в период с 2004 по 2006 г г

3 Для теоретического анализа изучаемых процессов использована энергетическая модель повреждаемости и разрушения твердосплавных зубков при циклических ударных нагрузках

4 Для расчетной оценки параметров нагружения разработана в среде АКБУБ конечно-элементная модель нагружения твердосплавных зубков, определены прогнозные и реальные величины разрушающих нагрузок и напряжений, возникающих в наиболее нагруженных зонах зубков при циклических нагружениях.

5 Созданные расчетные методики и кинетические модели повреждаемости зубков позволили оперативно прогнозировать необходимую длительность испытания зубков на промежуточном этапе, что снизило время испытаний до 1,5 раз и ускорило выдачу заключений о возможности поставки новых партий испытуемых зубков на сборку.

6 Разработанные методики испытаний и оснащение стенда для испытаний при ударных циклических нагрузках тщательно апробированы, внедрены в виде стандарта предприятия в серийное производство на ОАО «Вол-габурмаш» и переданы для использования в производстве другим долотным заводам - ОАО «Уралбурмаш», ОАО «Сарапульский машзавод», ОАО «Дро-гобычский долотный завод» (Украина)

7. Повышение долговечности твердосплавных зубков, полученное за 2004-2006 г г, подтверждено в подконтрольных промысловых испытаниях буровых долот с твердосплавным вооружением

- число отказов долот только по износу вооружения (сколы, сломы зубков) при работоспособной опоре сократилось в 2006 году до 17% против 66% в 2005 году,

- средняя проходка долот ОАО «Волгабурмаш» при повышении долговечности вооружения шарошек выросла в 2006 году по сравнению с 2004 годом до 1,5 раз, что обеспечило получение буровыми предприятиями экономического эффекта, исчисляемого миллионами рублей

8 В целом, на базе теоретических и экспериментальных исследований решена важная научно-техническая задача повышения работоспособности твердосплавного вооружения шарошечных долот за счет применения ускоренных испытаний на стойкость к ударным циклическим нагрузкам самих зубков, а не образцов-свидетелей, что позволило оперативно оценивать эффективность любых технических воздействий и мероприятий на повышение прочностных свойств зубков, вместо длительных и дорогостоящих полевых испытаний.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Публикации в журналах и изданиях, входящих в перечень ВАК 1 Богомолов Р M, Нассиф С.Н., Ибатуллин И Д, Громаковский Д Г., Крем-лев В И Новый метод испытаний зубков буровых долот [Текст] // Межд науч -техн и произв. ж «Химическое и нефтегазовое машиностроение», №11 (ноябрь), 2005 -с 21-23 2. Ибатуллин И.Д., Нассиф С H , Кремлев В И, Барынкин В.Е. Стенд и методика испытаний опор шарошечных буровых долот [Текст] //Вестник Самарского гос аэрокосмич. ун-та им. акад. С П Королева (СГАУ), №2 (10), Часть 2, -Самара СГАУ, 2006 -с.240-244.

3 Ибатуллин И.Д, Нассиф С H Кинетика усталостного разрушения твердых сплавов [Текст] //Вестник Самарского гос аэрокосмич. ун-та им акад С П Королева (СГАУ), №2 (10), Часть 2, -Самара: СГАУ, 2006 -с 228-234

4 Нассиф С H, Ибатуллин И.Д, Кремлев В.И, Барынкин В Е Стенд и методика испытаний твердосплавных зубков буровых долот на ударную стойкость [Текст]. //Вестник Самарского гос. аэрокосмич ун-та им акад. С П. Королева (СГАУ), №2 (10), Часть 2, -Самара. СГАУ, 2006 -с.234-239

Материалы конференций

5 Нассиф Н.С, Ибатуллин И Д., Немыткин В С, Кремлев В И. Управление сроком службы технических систем [Текст]. //Сб тез. докл ежегодной XVII Международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» -М ИМАШ РАН им А А Благонравова, 2005 -25с

6 Ибатуллин И Д, Нассиф H С , Кремлев В И. Испытание опор буровых долот на изнашивание [Текст] //Сб тез докл ежегодной международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» -М.: ИМАШ РАН им. А А Благонравова, 2005 -23с

7 Нассиф С H, Кремлев В И , Дынников А В , Ибатуллин И Д Склерометрические испытания опор буровых долот [Текст] //Сб тез докл ежегод-

ной международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» -М ИМАШРАНим А А Благонравова, 2005-17с

8 Нассиф С Н, Кремлев В И, Дынников А В , Ибатуллин И Д Испытания смазочных материалов опор буровых долот [Текст] //Сб. тез докл ежегодной международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» -М . ИМАШ РАН им А А Благонравова, 2005 -15с

9 Нассиф С Н Испытания зубков буровых долот на ударную стойкость [Текст] //Сб тез докл. ежегодной международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» -М ИМАШ РАН им. А А Благонравова, 2005 - с 24

10 Громаковский Д Г , Богомолов Р М, Ибатуллин И Д, Нассиф С Н Стенд и методика испытания зубков буровых долот //Славянтрибо-7а Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентоспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъекгов и их производства. В 3 т. [Текст]/Под общ ред В Ф Безъязычного, В Ю Замятина - Рыбинск РГАТА, 2006 Т 2.-С 142-143

11 Нассиф С Н , Барынкин В Е, Кремлев В И., Громаковский Д Г , Богомолов Р М , Ибатуллин И Д Стенд и методика ускоренных испытаний опор буровых долот на изнашивание //Славянтрибо-7а. Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентоспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъекгов и их производства В 3 т. [Текст]/Под общ ред В Ф Безьязычного, В Ю Замятина - Рыбинск РГАТА, 2006 Т 2 -С 137

12 Нассиф С Н, Барынкин В Е., Кремлев В И., Громаковский Д Г, Богомолов Р М, Ибатуллин И Д Устройство и методика испытаний материалов шарошечных долот методом склерометрии //Славянтрибо-7а Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентоспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъектов и их производства В 3 т [Текст]/Под общ ред В Ф Безьязычного, В Ю Замятина - Рыбинск РГАТА, 2006.Т 2.-С 102-103

13 Барынкин В Е, Нассиф С Н, Дынников А В., Громаковский Д Г, Ибатуллин ИД Склерометрические испытания конструкционных материалов //Физика прочности и пластичности материалов сб. тез XVI Международной конференции.-Самара СамГТУ, 2006-С. 187

14 Нассиф С Н , Ибатуллин И Д, Немыткин В А, Барынкин В Е. Разработка и применение энергетических критериев в системе управления сроком службы элементов машин [Текст] // Сб тез докл. ежегодной XVIII Международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИК-МУС-2006»-М. ИМАШРАНим А А. Благонравова,2006-102с

15 Нассиф СН, Ибатуллин ИД, Кремлев В И, Ускоренные испытания твердосплавных зубков буровых долот на ударную стойкость [Текст] //Сб тез докл ежегодной XVIII Международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2006»-М ИМАШ РАН им А.А Благонравова, 2006 -103с

16 Немыткин В.А , Нассиф С.Н, Кремлев В.И , Барынкин В Е, Ибатуллин И Д Склерометрическая оценка акгивационных параметров деформации и разрушения поверхностных слоев [Текст] //Сб тез докл ежегодной XVIII Международной интернет-конференции по проблемам машиноведения «МИКМУС-2006» -М: ИМАШ РАН им А А. Благонравова, 2006 -312с.

17 Богомолов Р.М, Крылов С М, Ибатуллин И Д, Кремлев В И Оборудование и методики испытаний элементов шарошечных буровых долот [Текст] //Сборник трудов международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии», Том 2 -М: Издательство «Машиностроение», 2007 -с.80-95

Патенты на изобретения

18 Способ оценки энергии активации разрушения материала поверхностного слоя и склерометр для его осуществления. МПК 001 N3/56. Решение о выдаче патента РФ по заявке на изобретение № 2005127007/28 от 17082005/Богомолов РМ, Громаковский ДГ, Кремлев ВИ, Нассиф С Н, Ибатуллин И.Д /

19 Способ испытания смазочных материалов для опор буровых долот МПК 00ш3/56,й0ш33/30 Решение о выдаче патента РФ по заявке на изобретение № 2005138435/ 28(04289) от 09 12 2005 /Ищук А Г., Богомолов Р М., Нассиф С Н, Громаковский Д Г, Гавриленко М.В., Ибатуллин И.Д./

20 Способ контроля качества твердосплавных зубков для буровых долот МПК (ЮШ 27/00 Решение о выдаче патента РФ по заявке на изобретение № 2006132557/28 от 11 09.2006 /Волков В.А, Богомолов РМ, Нассиф СН/

21 Устройство для испытания твердосплавных зубков шарошек бурового долота МПК Е21В 10/16 Решение о выдаче патента РФ по заявке на изобретение № 2006127233/28 от 27 09 2006 /Нассиф С.Н., Богомолов Р М., Кремлев В И./

Подписано в печать №. 2007г Заказ № ?14 Тираж 100 экз, объем 2,0 ил _Отпечатано на ризографе__

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Отдел типографии и оперативной полиграфии 443100, г Самара, ул Молодогвардейская, 244

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ПРОБЛЕМЕ ИСПЫТАНИЙ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ВООРУЖЕНИЯ ШАРОШЕЧНЫХ

ДОЛОТ.

1.1 Основные свойства твёрдых сплавов.

1.1:1 Состав и структура твёрдых сплавов.

1.1.2 Износостойкость.

1.1.3 Вязкость.

1.1.4 Механическая прочность.

1.1.5 Плотность.

1.1.6 Термические свойства.

1.1.7 Электромагнитные свойства.

1.1.8 Коррозионная стойкость.

1.2 Анализ разрушающих факторов и основных видов повреждаемости твердосплавных зубков.

1.2.1 Характерные дефекты металлургического и технологического циклов.

1.3 Существующие методы и средства испытаний твердосплавного вооружения буровых долот.

1.3.1 Стандартные лабораторные методы анализа свойств твёрдых сплавов.

1.3.2 Стендовые испытания вооружения буровых долот.

1.3.3 Экспериментально-расчетные методы оценки износостойкости материалов.

С* 1.4 Анализ критериев прочности твёрдых сплавов.

1.4.1 Предельные критерии прочности.

1.4.2 Кинетические критерии прочности.

1.4.3 Синергетические критерии.

1.5 Методы оценки активационных параметров разрушения конструкционных металлов и сплавов.

1.6 Выводы.

1.7 Цель и задачи диссертационной работы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ИСПЫТАНИЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЗУБКОВ БУРОВЫХ ДОЛОТ.

2.1 Разработка требований к испытаниям твердосплавных зубков

Г буровых долот.

2.2 Разработка схемы испытаний и анализ её элементов.

2.3 Разработка расчетных методов прогнозирования состояния зубков при испытаниях на ударную стойкость.

2.3.1 Идентификация параметров расчетной модели повреждаемости твердых сплавов.

2.3.2 Привязка кинетической модели повреждаемости и разрушения материалов к испытаниям зубков на ударную стойкость.

2.4 Выводы.

ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИК И СРЕДСТВ ИСПЫТАНИЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЗУБКОВ БУРОВЫХ ДОЛОТ.

3.1 Оценка предельных характеристик зубков методом конечно-элементного моделирования BcpefleANSYS.

3.2 Совершенствование методики и устройства для контроля качества материала зубков методом статического нагруже

3.3 Установка и методика динамических испытаний зубков буровых долот на стойкость к ударным циклическим нагрузкам.

3.3.1 Испытательная установка.

3.3.2 Описание работы элементов управления.

3.3.3 Выбор режимов динамических испытаний зубков и исследование влияния различных факторов на силу удара.

3.3.4 Методика испытаний на стойкость к ударным циклическим нагрузкам породоразрушающих зубков буровых долот.

3.4 Методика и устройство для склерометрической оценки акгивационных параметров разрушения твердосплавных зубков буровых долот

3.5 Выводы.

Г ЛАВА 4. АНАЛИЗ КИНЕТИКИ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ

ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЗУБКОВ БУРОВЫХ ДОЛОТ.

4.1 Экспериментальное исследование кинетики повреждаемости и разрушения твердосплавных зубков при ударных циклических испытаниях

4.1.1 Описание методов экспериментальных исследований.

4.1.2 Анализ пространственной локализации диссипативной системы.

4.1.3 Исследование кинетики повреждаемости и разрушения зубков при испытаниях на ударную стойкость.

4.2 Идентификация параметров кинетической модели повреждаемости и разрушения зубков буровых долот.

4.3 Разработка методики ускоренных испытаний зубков буровых долот.

4.3.1 Описание программы «Resource 2».

4.4 Выводы.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ

ВНЕДРЕНИЯ.

5.1 Количественная оценка влияния отклонений в технологии изготовления на циклическую стойкость зубков.

Большой 1фисталл. Скопления крупных кристаллов.

Сегрегация.

Скопление кобальта (компаундирование). г| -фаза.

9 Пористость.

5.2 Результаты внедрения новых методов испытаний твердосплавного вооружения буровых шарошечных долот.

Выводы.

Современное строительство глубоких нефтяных и газовых скважин характеризуется непрерывным ростом силовых и скоростных режимов бурения, которые прямо зависят от надёжности основного породоразрушающего инструмента - буровых шарошечных долот. Важной задачей в их производстве является повышение прочности породоразрушающих элементов. Её решение во многом связано с обоснованным выбором критериев, экспериментальных методов, средств и режимов испытаний твердосплавных зубков, используемых в качестве вооружения шарошек буровых долот, а также с оптимизацией по результатам испытаний их механических свойств на этапе производства.

При решении задачи создания методов и средств ускоренных испытаний твердосплавных зубков наибольшую актуальность имеет физическое моделирование ударных процессов, характерных для эксплуатации буровых долот с учетом воздействия агрессивной среды, абразивного фона и повышенной температуры при контактировании зубков с разрушаемой породой.

Методика и режимы ускоренных испытаний должны отражать механику разрушения породы под действием динамических усилий в процессе перекатывания зубков шарошек при вертикальных и круговых колебаниях колонны бурильных труб и наложении инерционных сил, возникающих в динамической системе забоя. Всё это требуется отразить в технической характеристике привода нагружения при испытаниях зубков.

Практической задачей создания методики и средств ускоренных испытаний твердосплавных зубков является получение возможности объективной оценки эксплуатационных свойств по результатам стендовых испытаний, корреляции установленной эксплуатационной стойкости зубков с показателями твёрдости, коэрцитивности, предела прочности на изгиб и других характеристик твёрдого сплава.

При разработке методики ускоренных испытаний твердосплавных зубков должны быть получены научно обоснованные режимы испытания для нескольких сотен типоразмеров зубков из различных марок сплава, установлена корреляция числа циклов нагружений до разрушения при испытаниях с долговечностью зубков при эксплуатации долот, определяемой прочностью и износостойкостью твёрдого сплава.

Наибольшее значение при создании методики ускоренных испытаний имеет разработка технических средств и программного обеспечения для оценки стойкости твердосплавных зубков к ударным циклическим нагрузкам.

Для обоснования расчетных технологий и выбора режимов испытаний необходимо использование не только механических прочностных, но и энергетических критериев прочности, а также получение данных об активационных параметрах и кинетических характеристиках повреждаемости и разрушения твердосплавных зубков.

Отмеченные проблемы указывают на актуальность темы диссертационной работы.

Общие выводы:

1. Разработаны методика динамического испытания зубков и стенд с компьютерным автоматизированным управлением, позволившие экспериментальным путём установить для каждого типоразмера зубков постоянную обоснованную длительность испытаний для оценки ударной стойкости и установления нижнего предела длительности испытаний для пропуска зубков на сборку.

2. На базе созданных методик и устройства стенда исследовано влияние дефектов структуры зубков на показатели их циклической стойкости и получена возможность оперативно принимать решения по выбору и оптимизации материалов зубков, параметров смесей, величины зёрен, равномерности их распределения, содержания свободного углерода, отклонений твёрдости и других показателей, что способствовало повышению долговечности выпускаемых твердосплавных зубков в 2ч-5 раз в период с 2004 по 2006 г.г.

3. Для теоретического анализа изучаемых процессов использована энергетическая модель повреждаемости и разрушения твердосплавных зубков при циклических ударных нагрузках.

4. Для расчетной 'оценки параметров нагружения разработана в среде ANSYS конечно-элементная модель нагружения твердосплавных зубков, определены прогнозные и реальные величины разрушающих нагрузок и напряжений, возникающих в наиболее нагруженных зонах зубков при циклических нагружениях.

5. Созданные расчетные методики и кинетические модели повреждаемости зубков позволили оперативно прогнозировать необходимую длительность испытания зубков на промежуточном этапе, что снизило время испытаний до 1,5 раз и ускорило выдачу заключений о возможности поставки новых партий испытуемых зубков на сборку.

6. Разработанные методики испытаний и оснащение стенда для испытаний при ударных циклических нагрузках тщательно апробированы, внедрены в виде стандарта предприятия в серийное производство на ОАО «Волгабурмаш» и переданы для использования в производстве другим долотным заводам - ОАО «Уралбурмаш», ОАО «Сарапульский машзавод», ОАО «Дрогобычский долотный завод» (Украина).

7. Повышение долговечности твердосплавных зубков, полученное за 2004-2006 г.г., подтверждено в подконтрольных промысловых испытаниях буровых долот с твердосплавным вооружением:

- число отказов долот только по износу вооружения (сколы, сломы зубков) при работоспособной опоре сократилось в 2006 году до 17% против 66% в 2005 году;

- средняя проходка долот ОАО «Волгабурмаш» при повышении долговечности вооружения шарошек выросла в 2006 году по сравнению с 2004 годом до 1,5 раз, что обеспечило получение буровыми предприятиями экономического эффекта, исчисляемого миллионами рублей.

8. В целом, на базе теоретических и экспериментальных исследований решена важная научно-техническая задача повышения работоспособности твердосплавного вооружения шарошечных долот за счет применения ускоренных испытаний на стойкость к ударным циклическим нагрузкам самих зубков, а не. образцов-свидетелей, что позволило оперативно оценивать эффективность любых технических воздействий и мероприятий на повышение прочностных свойств зубков, вместо длительных и дорогостоящих полевых испытаний.

1. Александрова Л. И., Бондаренко В. П., Лошак М. Г. Долговечность твердых сплавов при циклическом контактном сжатии //Сверхтвердые материалы, 1997, №2, с.27.

2. Агеев Е.П. Неравновесная термодинамика в вопросах и ответах. -М.: Эди-ториал УРСС, 2001.-136с.

3. Александров А.В., Потапов В.Д. Державин Б.П. Сопротивление материалов.-М.: Высш.шк., 1995.-560с.

4. Баланкин А. С. Синергетика и механика деформируемого тела. // Письма в ЖТФ. 1989. -Т. 15, Ль 22. - С. 15-20.

5. Баренблатт Г.И., Ботвина Л.Р. Автомодельность усталостного разрушения: накопление повреждаемости //Изв. АН СССР. -МТТ.-1983,- №2.-С.88-92.

6. Белов Н.Н., Демидов В.Н., Ефремова Л.В. и др. Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений. //Изв. вузов. Физика. 1992. - № 8. - С. 5-46.

7. Бичуров Г.В., Сальников М.А., Ищук А.Г., Ахметсагиров С.М. О связи механических свойств твёрдых сплавов с их магнитными характеристиками. //Сб. тезисов XVI Межд. конфер. «Физика прочности и пластичности материалов», Самара, СамГТУ, 2006, С.201.

8. Богомолов P.M. Методы повышения эффективности разрушения горных пород при бурении шарошечными долотами //Докт. дисс. М.: ПНО «Буровая техника»-ВНИИБТ. 2001.-434с.

9. И.Богомолов P.M., Нассиф Н.С., Громаковский Д.Г., Ибатуллин И.Д., Кремлев В.И. Новый метод испытаний зубков буровых до-лот//«Химическое и нефтегазовое машиностроение», Вып. 11, 2005.- с.21-23.

10. Бондаренко В.П., Лошак М.Г., Шестаков С.И., Александрова Л.И. Сравнительная оценка механических свойств твердых сплавов по кинетике проникновения в них жесткого штампа при циклическом контактном нагружении/ЛТроблемы прочности. 1998. -N3. С.28.

11. Ботвина Л.Р., Баренблатт Г.И. Автомодельность накопления повреждаемости // Проблемы прочности. 1985. - № 12. - С. 17-24.

12. Ботвина Л.Р. Кинетика разрушения конструкционных материалов. М.: Наука. - 1989.-230 с.

13. Веттегрень В.И., Лазарев С.О., Петров В.А. Физические основы кинетики разрушения материалов. Л., 1989. - 246 с.

14. Виноградов В.Н. и др. Износ и разрушение зубьев шарошечных буровых долот //Нефтяная и газовая промышленность, 1964, №7.

15. П.Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Грачев К.В. Герасименко А.И. Установка для испытания на абразивное изнашивание штырей одношарошечного долота.

16. Виноградов В.Н., Шрейбер Г.К., Сорокин Г.М. Установка для испытания зубьев шарошек буровых долот на долговечность. А.с. №142066 от 24.02.1961.

17. Виноградов В.Н., Шрейбер Г.К., Сорокин Г.М. О природе разрушения зубьев шарошечных буровых долот. Сб. Технология и техника бурения скважин //Труды МИНХ и ГП, Вып.№53.1965.

18. Виноградов В.Н. и др. Механизм разрушения зубьев шарошек буровых долот //Нефтяное хозяйство, 1966, №3.

19. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М. Рубарх В.М. Анализ геометрии и прочности зубьев шарошечных долот //Нефть и газ, 1968, №2.

20. Виноградов В.Н., Сорокин С.М., Доценко В.А. Абразивное изнашивание бурильного инструмента. -М.: Недра, 1980.-207 с.

21. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М. Рубарх В.М. Анализ напряжений в зубьях шарошечных долот //Труды МИНХ и ГП, Вып.№81., изд-во «Недра» 1968.

22. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М. Рубарх В.М. О критерии усталостной прочности зубьев шарошек. Труды МИНХ и ГП, Вып. 81., изд-во «Недра», 1968.

23. Владимиров В. И., Ханнанов Ш. X. Пластический механизм роста трещин //ФММ. 1970. - № 6. - с. 127 - 128.

24. Владимиров В. И. и др. Микроскопические модели пластической зоны перед вершиной трещины //Пятый Всесоюз. съезд по теорет. и прикл. механике. Алма-Ата: Наука. - 1981. - с. 91.

25. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия. - 1984. - 280с.

26. Волков П.В. Метод локальной экспресс-оценки механических свойств поверхностных слоев машиностроительных материалов //Канд. дисс. 05.02.01.-М.: МЭИ, 2000.-166с.

27. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. -М.: Мир, 1973.-280с.

28. Гольдберг Е.Л., Павлов С.В. Кинетическая модель механической активации разрушения. 1. Основные положения модели. //Сиб. хим. журн. 1992. - № 4.-С. 147-150.

29. ГОСТ 20017-74. Сплавы твердые спеченные. Метод определения твердости по Роквеллу. -М.: Изд-во стандартов, 1974.

30. ГОСТ 20018-74. Сплавы твердые спеченные. Методы определения плотности. -М.: Изд-во стандартов, 1974.

31. ГОСТ 20559-75. Сплавы твердые, материалы керамические инструментальные. Правила приемки и методы отбора проб. -М.: Изд-во стандартов, 1975.

32. ГОСТ 25599.3-83. Сплавы твердые спеченные. Методы определения титана (Рус.) -М.: Изд-во стандартов, 1983.

33. ГОСТ 25599.2-83. Сплавы твердые спеченные. Методы определения свободного углерода (Рус.). -М.: Изд-во стандартов, 1983.

34. ГОСТ 25095-82 (ИСО 3312-75). Сплавы твердые спеченные. Метод определения модуля упругости (модуля Юнга). -М.: Изд-во стандартов, 1982.

35. ГОСТ 27034-86 Сплавы твердые спеченные. Метод определения предела прочности и предела текучести при сжатии. -М.: Изд-во стандартов, 1986.

36. ГОСТ 20019-74 Сплавы твердые спеченные. Метод определения предела прочности при поперечном изгибе. -М.: Изд-во стандартов, 1974.

37. ГОСТ 4411-79 Изделия твердосплавные для горного инструмента. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1979.

38. ГОСТ Р 50779.71-99. Статистические методы. Процедуры выборочного контроля по альтернативному признаку. Планы выборочного контроля последовательных партий на основе приемлемого уровня качества. -М.: Изд-во стандартов, 1974.

39. Дубинин А.Д. Энергетика трения и износа деталей. -М: Киев: Машгиз, 1963.

40. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов. Киев: Наукова думка, 1978.-3 52с.

41. Журков С. Н. Проблема прочности твердых тел. Вестник АН СССР. -1957. -№11.-С. 78-82.

42. Журков С.Н., Нарзуллаев Б.Н. Временная зависимость прочности твердого тела//"ЖТФ".-Т.23. -вып. 10 1953. -С.1677-1689.

43. Журков С.Н., Томашевский Э.З. Временная зависимость прочности при различных режимах нагружения// Сб. статей, посвященный 80-летию акад. Н.Н. Давиденкова «Некоторые проблемы прочности твердого те-ла».М.-Л., изд. АН СССР, 1959.

44. Златин Н.А., Пугачев Г.С. и др. Временная зависимость прочности металлов //Изв. АН СССР. Физика твердого тела. 1975.Т.17.№9.С.2599-2602.

45. Ибатуллин И.Д. Моделирование изнашивания и оценка кинетических параметров разрушения материалов//Канд. дисс. Самара: СамГТУ, 1996.-178с.

46. Иванов А.Г. О возможности построения единой теории разрушения. //Журн. прикл. механики и техн. физики. 1990. - № 1. - с. 109-117.

47. Иванов А.Г. Схема построения единой теории разрушения. //ДАН СССР. 1990. - Т. 310, № 4. - с. 666-670.

48. Иванов А.П. Энергетика удара с трением. //Прикл. математика и механика. 1992. - Т. 56, № 4. - С. 624-631.

49. Иванова B.C. Разрушение металлов. М.: Металлургия. - 1979. - 168 с.

50. Иванова B.C., Баланкин А.С., Бунин И.Ж. Оксогоев А.А. Синергетика и фракталы в материаловедении. -М.: Наука, 1994.- 383с.

51. Иванова B.C., Гуревич С.Е., Копьев И.М., Кудряшов В.Г., Степанов В.Н., Марьяновская Т.С., Никонов А.Г., Устинов JI.M. Усталость и хрупкость металлических материалов. -М: Наука, 1968.-216с.

52. Киффер Р., Бенезовский Ф. Твердые сплавы. -М.: Металлургия, 1971.-392с.

53. Клячко JI. И. Обзор свойств и способов производства твердых сплавов и направления их совершенствования / JI. И. Клячко // Цветные металлы. — 2006. №3.-С. 61- 67. Рез. англ. Библиогр.: с. 67.

54. Козлов Э.В., Тришкина Л.И. Эволюция дислокационной структуры, упрочнение и разрушение сплавов // Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1992.-С.З-12.

55. Комаровский А.А. Физика деформирования и разрушения твердых тел.//Прикладная физика. №1. 2001.

56. Конева Н.А. Классификация, эволюция и самоорганизация дислокационных структур в металлах и сплавах // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. №6. С. 99-107. .

57. Корнеев К.Е., Палий П.А. Анализ скольжения зубьев одноконусных шарошек бурового долота. Справочник «Буровые долота», М., изд. «Недра», 1965.-407с.

58. Крагельский И.В., Марченко Е.А., Шейвехман А.О. Оценка энергии разрушения материалов при фрикционно-контактном воздействии по структурным изменениям.

59. Креймер Г.С. Прочность твердых сплавов. М.: изд-во «Металлургия», 1966.

60. Креймер Г.С., Алексеева Н.А. О механизме разрушения металлокерамиче-ских твердых сплавов карбид вольфрама-кобальт //Физика металлов и металловедение, Том 13, Вып. 4,1962.-С.609-614.

61. Крупкин П.Л., Нагорных С.Н. Синергетика и усталостное разрушение ме-таплов.-М.: Наука 1989.-С.255-234.

62. Лавров Н.А., Слепян Л.И. К теории разрушения твёрдых тел при сжатии. // Зап. Ленингр. горн, ин-та. -1991. Т. 125. - С. 48-54.

63. Линд о Г.В. Исследование эксплуатационной стойкости и совершенствование твердосплавных зубков для шарошечных долот/ЛСанд. дисс. -М.: ВНИИБТ, 1972.

64. Лихачев В.А., Малинин В.Г. Структурно-аналитическая теория прочности. -С.-Петербург: Наука. 1995;-Т.1.-298с.,Т.2.-320с.

65. Лоскутов А.Ю., Михайлов А.С. Введение в синергетику. -М.: Наука, 1990-272с.

66. Лошак М.Г., Смагленко Ф.П. Установка для определения остаточных напряжений первого рода в твердых сплавах. 1974. -N3. С. 108-109.

67. Лошак М. Г. Прочность и долговечность твердых сплавов. К.: Наукова думка, 1984. - 328с.

68. Лошак М.Г., Фридман В.М., Козлов А.П. Универсальное приспособление для испытания материалов на усталость при ударном нагружении на установке ДСО, N9. С.122-123.

69. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Справочное пособие в 3-х томах/ С.И. Кишкиной, Н.М. Скаляро-ва, Т2.-М.: Машиностроение, 1974.-320с.

70. Микляев П.Г., Нешпор Г.С., Кудряшов В.Г. Кинетика разрушения. М.: Металлургия, 1979.-279с.

71. Мокшин А.С., Владиславлев Ю.Е. Абразивный износ вооружения трех-шарошечных долот со смещенными осями шарошек. Сб. «Буровые долота, их конструкции и технологии произвдоства» Труды ВНИИБТ, вып. 13, М.1964.

72. Мороз Л. С. Механика и физика деформаций и разрушения материалов. -Л.: Машиностроение. 1984. - 224 с.

73. Мосолов А.Б., Бородич Ф.М. Фрактальное разрушение хрупких тел при сжатии. // Докл. АН. -1992. Т. 324, № 3. - С. 546-549.

74. Москвин С.А. Разработка методов оценки технического состояния шарошечных долот в процессе бурения//Автореф. канд. дисс.- Уфа, УГНТУ, 2003.С24.

75. Нассиф Н.С., Ибатуллин И.Д. Кинетика усталостного разрушения твердых сплавов//Вестник СГАУ им. С.П. Королёва, Самара, 2006, №2, ч.2.

76. Нассиф Н.С., Ибатуллин И.Д. Стенд и методика испытаний твердосплавных зубков буровых долот на ударную стойкость//Вестник СГАУ им. С.П. Королёва, Самара, 2006, №2, ч.2.

77. Нассиф Н.С., Барынкин В.Е., Дынников А.В., Громаковский Д.Г., Ибатуллин И.Д. Склерометрические испытания конструкционных материалов/Афишка прочности и пластичности материалов: сб. тез. XVI Между-народн. конференции.-Самара: СамГТУ, 2006.- с.' 187.

78. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1985.-512с.

79. Никифоровский B.C., Шемякин Е.И. Динамическое разрушение твёрдых тел// Новосибирск, Сиб. отд. РАН, изд. «Наука», 1979.-272 с.

80. Панин В.Е. Поверхностные слои твердых тел как синергетический активатор пластического течения нагруженного твердого тела //МиТОМ.-2005, №7, с.62-68.

81. Партон В.З. Механика разрушения. От теории к практике. М.: Наука, 1990.-240 с.

82. Патент №2166745 от 2001.05.10, G01N3/56. Способ оценки энергии активации разрушения материала поверхностного слоя, деформированного трением //Д.Г. Громаковский, Е.В. Беленьких, И.Д. Ибатуллин И.Д. и др.

83. Плювинаж Г. Механика упругопластич. разрушения.-М: Мир, 1993.-450с.

84. Поляков К.А., Ремнев В.В., Ерисов А.Е. Моделирование нагрузок на элементы вооружения буровых шарошечных долот. Матер. VII Всерос. симопозиума приклад, и пром. математики, Йошкар-Ола, 2006, с.51-53.

85. Потапова Л.Б. Механика материалов при сложном напряженном состоянии. Как прогнозируют предельные напряжения? /Л.Б. Потапова, В.П. Яр-цев.-М.: Машиностроение-1,2005.-244с.

86. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур: Пер. с англ. Ю.А. Данилова и В.В. Белого М.: Мир, 2002.-461с.

87. Пунин В.Т., Учаев А.Я., Завада Н.И., Кошелева Е.В., Новиков С.А., Платонова Л.А., Сельченкова Н.И., Юкина Н.А. Прогнозирование накопления повреждаемости в металлах в явлении динамического разрушения// VII Забабахинские научные чтения. 2003.-С.1-8.

88. Расчет на прочность деталей машин: Справочник/ И.А. Биргер, Б.Ф. Шор, Г.Б. Иосилевич.-4-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1993 .-640с.

89. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.И. Кинетическая природа прочности твердых тел.-М.:Наука, 1974,-560с.

90. Ратнер С.Б., Ярцев В.П. Пути перехода от испытаний образца к прогнозу работоспособности деталей. М., НИИТЭхим, 1985.

91. Решетников В.В. Испытания'новых марок твердых сплавов Сандвик-МКТС на предприятиях России// ИТО, №2,2000.-С.47-52.

92. Рыбакова Л.М. Механические закономерности деструкции металла при объемном и поверхностном пластическом деформировании //Проблемы машиностроения и надежности машин. Вып. 5,1998.-С.113-122.

93. Свойства твердых cnnaBOB//Sandvik Koromant, Hard Materials, 25c.

94. Серенсен C.B., Граф М.Э., Кузьменко В.А. Динамика машин для испытаний на усталость// М.: Машиностроение, 1967.-460с.

95. Силаев Б.М. О структуре расчетной модели изнашивания при трении качения в активных средах //Машиноведение, 1981, №1, с 89-97.

96. Силаев Б.М. Обобщенная модель процесса внешнего трения и изнашивания//Машиноведение. 1989. №2. с.56-65.

97. Сергеев К.Ф. Хрупкое разрушение твердых тел. Владивосток, 1989. -241 с.

98. Слуцкер А.И. Рыскин B.C. Эволюция учения о прочности твердых тел.//Физика: Проблемы. История. Люди: Сб. статей / Сост. В.М. Тушке-вич.-М.: Наука, 1986.

99. Сорокин Г.М. О методике экспериментального исследования механизма разрушения зубьев шарошек буровых долот. Сб. «Бурение скважин малого диаметра». Труды МИНХ и ГП. вып. 35,1961.

100. Степанов В.А., Шпейзман В.В., Жога Л.В. Температурно-временные зависимости прочности твердых тел в хрупком состоянии. ФХММ. -1976. - Т. 42. - № 5. - С. 1068 - 1074.

101. Степанов В.А., Шпейзман В.В., Жога Л.В. Кинетика хрупкого разрушения твердых тел и- возможность его прогнозирования для статического и циклического нагружения. ФХММ. - 1979. - Т. 15. - № 2. - С. 20 - 26.

102. Степанов В.А., Песчанская Н.Н., Шпейзман В.В. Прочность и релаксационные явления в твердых телах. Л.: Наука, - 1984. - 246 с.

103. Спирихин И.П. О физических основах природы прочности материалов //Прикладная физика. Вып. 2,2002!

104. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию. М.: Машиностроение, 1976.

105. Терентьев В.Ф.//Синергетика и усталостное разрушение металлов,-М.: Наука, 1989.-С.153-170.

106. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. -М: Металлургия, УДК 669 017 13 (03), 2-е изд. 1976.-528 с.

107. Третьяков В.И. Металлокерамические сплавы. -М.: Металлургиздат, 1962.

108. Трощенко В.Т., Бакуль В.Н., Лошак М.Г. О соотношении долговечностей твердых сплавов при испытании в условиях ударного и гармонического повторного нагружений. №1.1971.- С.41-44.

109. Туманов В. И. Свойства сплавов системы карбид вольфрама — кобальт, -М., 1971.

110. Туманов В. И. Свойства сплавов системы карбид вольфрама — карбид титана — карбид тантала — карбид ниобия — кобальт, -М., 1973.

111. Фадеев B.C., Конаков А.В., Котлярова Т.В. Современные теории разрушения, изнашивания и прочности материалов. В 2-х ч. / АН СССР. Даль-невост. отд-ние. Ин-т машиноведения и металлургии. Владивосток,1991.4.1. 56 с.Ч.2. - 42 с.

112. Фальковский В.А., Клячко Л.И. Твёрдые сплавы.- М., 2005.- 415 с.

113. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. -Ташкент: Изд. ФАН, Уз.ССР, 1979.-168с.

114. Хакен Г. Синергетика.-М.: Наука, 1980.-406 с.

115. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. -М.: Наука, 1970.- 251с.

116. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материа-4 лы// под ред. Фролова К.В. -М.: Машиностроение. Энциклопедия. Т. -3,2001,-880 с.

117. Чапорова И.Н., Чернявский К.С. Структура спеченных твердых сплавов. М.: Металлургия, 1975.- 248с.

118. Черепанов Г.П. Механика разрушения и кинетическая теория прочности. //Пробл. прочности. 1989. - № 11. - С. 3-8.

119. Шрейнер Л.А., Петрова О.Л., Якушев В.П., Портнова А.Т., Садиленко К.М., Клочко Н.А., Павлова Н.Н., Баландин П.С., Спивак А.И. Механические и абразивные свойства горных пород.-М.: Госоптехиздат, 1958.

120. ISO 3326:1975. Сплавы твердые. Определение коэрцитивности (намагничивания).

121. ISO 4499:1978. Сплавы твердые. Металлографическое определение микроструктуры.

122. ISO 4505:1978. Сплавы твердые. Металлографическое определение пористости и содержания графита.

123. ISO 4506:1979. Сплавы твердые. Испытание на сжатие.