Материаловеды НИТУ «МИСиС в кооперации промышленными партнёрами ООО «Завод технической керамики» и АО «Кировоградский завод твердых сплавов» разработали новое поколение твердых сплавов для добычи полезных ископаемых в условиях пониженных температур, в том числе для работы в условиях Арктического региона Российской Федерации. В период с
Потребность в твердых сплавах с улучшенными эксплуатационными характеристиками для различных областей применения, в частности для добычи полезных ископаемых, строительстве, в Российской Федерации (РФ) и в мире с каждым годом быстро растет. В соответствии с Государственной программой «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации на период до 2020 года» (Постановление правительства РФ от 21 апреля 2014 года № 366) добыча полезных ископаемых в Арктической зоне является приоритетной научно-технической задачей, решение которой позволит успешно реализовать программу и даст значительный экономический эффект. Износ и разрушение твердосплавных вставок в буровых коронках, дорожных и угольных резцах является основным фактором, определяющим эффективность работы инструмента. Твердосплавный инструмент работает в чрезвычайно жестких условиях при высоких ударных нагрузках, интенсивном абразивном изнашивании, что приводит к усталостному разрушению. Поэтому традиционные твёрдые сплавы при работе за пределами их возможностей быстро разрушаются и изнашиваются.
Для увеличения механических свойств твердых сплавов и эксплуатационных характеристик горного инструмента учеными кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий были разработаны новые иерархические крупнозернистые твердые сплавы. Работа выполнена в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 — 2020 годы» по проекту «Разработка иерархических твердых сплавов с повышенной трещиностойкостью и износостойкостью на основе отечественных крупнозернистых порошков карбида вольфрама с особо однородной структурой и наномодифицированной связкой для нового поколения породоразрушающего инструмента, работающего в условиях Арктики», соглашение о предоставлении субсидии № 14.575.21.0156 от 26.09.2017.
Основное отличие данных сплавов от традиционных заключается в том, что за счет введения в состав сплава функциональных легирующих добавок и оптимизации режимов изготовления, в связующей фазе выделяются упрочняющие наночастицы пластинчатой формы с характерным размером
Промышленные испытания были проведены при содействии АО «Кировоградский завод твердых сплавов» на шахте Полысаевская (Кузбасс, Кемеровская область), разрабатываемой угледобывающей компанией АО «Сибирская угольная энергетическая компания». В ходе испытаний проходческим комбайном КП-21 (Рис. 1) на глубине 250 м было переработано более 700 м3 породы. Горные резцы, оснащенные иерархическими твердыми сплавами, продемонстрировали полное отсутствие сколов (Рис. 2) (сколы относятся к одному из самых опасных видов разрушения горных резцов, поскольку нарушают стационарность работы исполнительного органа проходческого комбайна Рис. 3), а их ресурс на
Конечными потребителями инструмента из разработанных сплавов являются предприятия, специализирующиеся на шахтной/карьерной добыче горных пород различной прочности (каменный уголь, каменная соль, кимберлиты, апатиты и др.) в частности, АО «Сибирская угольная энергетическая компания», ПАО «Мечел», ОАО «Кузбассразрезуголь», ЗАО «Холдинговая компания «Сибирский деловой союз», ПАО АК «АЛРОСА», АО «Апатит», ОАО «Тыретский солерудник» и др. Внедрение разработки позволит значительно повысить эффективность добычи полезных ископаемых на месторождениях Арктического региона РФ.
