В. Г. Михайлов и М. Г. Симилейский, В. K. Бучнев и Г. П. Верескунов отмечают, что при сухом вращательном бурении твердых пород наблюдается значительный нагрев инструмента, но данных о возникающих температурах не приводят.

Р. Шеферд использовал метод термокрасок для определения температуры нагрева стальных и твердосплавных зубков. Термокраски наносились на специальные штифты диаметром 1,58 мм, вставлявшиеся в отверстия, высверленные в державке в местах определения температуры. По изменению цвета краски было установлено, что при работе стальных зубков температура на расстоянии 10 мм от режущей кромки составляет 250°.

Р. Фиш и М. Мин производили исследование температуры в буровых коронках при вращательном и ударно-вращательном бурении. Температура определялась непосредственно под напаянной пластинкой твердого сплава также при помощи термокрасок. Результаты испытаний показали, что температура находилась в пределах 427—510°.

Перечисленные выше значения температуры относятся к разным типам горнорежущего инструмента и различным условиям их испытаний, что не позволяет с достаточной ясностью осветить вопрос о температуре и ее распределении по рабочей части зубков врубовых машин и комбайнов. В связи с важнейшим значением, которое следует приписывать температурному режиму работы твердосплавного инструмента в отношении .влияния на его долговечность, нами проведены специальные .исследования на зубках, а также резцах по углю.

Для проведения этих исследований были изготовлены зубки из стали У7 (без твердосплавной пластинки). Эта марка стали была выбрана, исходя из условия получения при закалке с охлаждением в воде мартенсита, легко отпускающегося при нагреве. Головка зубка подвергалась закалке с 780—800° в воде, отпуск после этого не производился. Микпотвердость после закалки находилась в пределах 900—950 кГ/мм2.

Опытные зубки испытывались в производственных условиях на трех шахтах, подобранных с таким расчетом, чтобы получить представление о влиянии физико-механических свойств угля на величину возникающих температур в поверхностных слоях зубков.

Для исследования нагрева зубков в условиях крепкой запуб-ки была выбрана шахта «Центральная-Боковская», лава № 4, пласт Надбоковокий. Средний расход зубков здесь составляет 0,19 шт/м2.

Испытания проводились на врубовых машинах, в режущие цепи которых (на крайние линии) вставлялось по шесть опытных зубков. Испытания на мягких и средних углях длилось 30 мин, а на крепком угле—всего 10 мин (во избежание чрезмерно большого износа и искажения в связи с этим действительных условий работы зубков.)

На испытанных зубках по передней грани приготовляли металлографические шлифы и определяли изменения микротвердости, по которым, используя тарировочную кривую, можно с определенным приближением судить о степени нагрева (отпуска) головки зубка в работе.

Тарировочная кривая строилась по результатам измерений микротвердости образцов, вырезанных из хвостовой части зубков и закаленных по принятым ранее режимам, а затем отпущенных при температурах от 150 до 400° (с интервалами в 50°).

Примененный метод оценки температуры зубков дает, по-видимому, несколько заниженные результаты, так как время выдержки при отпуске образцов для построения тарировочной кривой было в 2—3 раза больше времени нагрева зубков в процессе работы. Анализируя данные графиков распределения температуры по сечению зубков, можно сделать следующие выводы:
а) средняя температура на поверхности зубка в месте контакта с углем или породой достигает 450—500°;
б) на расстоянии 0,05 мм от режущей кромки температура достигает 300—400°, а на расстоянии 2лшона снижается до 140°;
в) в процессе работы по твердым углям температура по сечению зубка по абсолютной величине выше и меняется по глубине несколько быстрее, чем при работе на мягких углях.

Наличие большого температурного градиента в твердом сплаве обусловливает возможность возникновения в нем значительных внутренних напряжений.

Рис. 1. Изменение температуры в поверхностном слое головки зубка:
1 — при работе на крепких углях; 2 — на средних по крепости углях; 3 — на мягких углях; 4— расчетная кривая для работы зубков по крепким углям

• *

Поскольку источником тепла при работе зубков является трение его об уголь (породу), вопрос о температуре на поверхности трения этого инструмента может быть рассмотрен на основе общего решения температурной задачи при трении.

Рис. 2. Расчетная схема для определения средней температуры на поверхности твердосплавной вставки по методу Ф. П. Боудена:

На изношенных пластинках твердого сплава в отдельных случаях по сетке трещин действительно наблюдаются выщербины. Вероятно предположение, что очень мелкие выкрашивания, обусловленные термической усталостью поверхностного слоя твердого сплава, создают матовый характер поверхности на некоторых изношенных зубках.

в. Нагрев вольфрамо-кобальтовых сплавов на воздухе до температур примерно 600° и выше сопровождается образованием весьма непрочных пленок окислов. Совмещенные процессы образования и разрушения таких пленок в определенных условиях работы зубков могут вызвать протекание специфичного коррози-онно-механического процесса изнашивания низкой интенсивности с образованием блестящей, как бы полированной поверхности.