Bakit Doble ang Tagal ng Ilang Button Bits: Hindi Ito ang Carbide — Kundi ang Katawan

Kapag ang isang button bit ay nasisira nang wala sa oras, ang unang tinitingnan ng lahat ay ang mga carbide insert. Mga basag na butones, mga patag na butones, mga nawawalang butones — kitang-kita ang pinsala at halata ang sisi. Ngunit maraming piraso na itinanggi dahil sa pagkasira ng carbide ay talagang nasira ng sarili nilang katawan. Ang bakal na katawan na humahawak sa mga insert na basag, may depekto, o may sira, at ang mga insert — na nasa perpektong kondisyon pa rin — ay nagpatuloy sa paggamit.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang bit na nakaligtas sa libu-libong metro ng hard rock percussion at ng isa na pumalya sa unang shift nito ay kadalasang nakasalalay sa desisyon sa paggawa na ginawa bago pa man dumampi ang bit sa isang drill rig: kung paano ginawa ang katawan nito.

Apat na Paraan para Gumawa ng Isang Bit Body — At Bakit Tatlo sa mga Ito ay Hindi Nagtagumpay

Mayroong apat na komersyal na proseso para sa paggawa ng katawan ng button bit, at ang mga ito ay nagbubunga ng lubhang magkakaibang resulta kahit na nagsimula sa parehong haluang metal na bakal.

Makina mula sa bar stock.Ang pinakasimpleng paraan: kumuha ng isang bilog na bakal, gupitin ito ayon sa haba, at makinaryahin ang lahat ng bagay na hindi pa ang huling hugis. Mura itong i-set up — walang dies, walang kagamitan sa pagpapanday, CNC lathe lang. Ang problema ay hindi pinapabuti ng machining ang bakal. Pinuputol nito ang istruktura ng butil na nabuo noong inirolyo ang baras, sinisira ang mga panloob na linya ng daloy ng metal sa bawat makinang ibabaw. Ang mga sirang linya ng daloy na iyon ay nagiging mga lugar ng pagsisimula ng pagkapagod sa ilalim ng impact loading. At dahil pinuputol mo ang halos kalahati ng panimulang materyal upang malikha ang huling hugis, napakasama ng paggamit ng materyal. Ang mga makinang katawan ng bit ay mainam para sa mga napakagaan na aplikasyon, ngunit sa percussive rock drilling — kung saan sinisipsip ng katawan ng bit ang buong impact ng piston sa bawat pagtama — hindi ito nagtatagal.

Malamig na pagpilit.Mas mahusay kaysa sa pagma-machining, ngunit limitado. Pinipilit ng cold extrusion ang steel billet papasok sa isang die sa temperatura ng silid sa ilalim ng matinding presyon. Pinapabuti ng deformation ang densidad ng materyal at medyo pinipino ang istruktura ng butil, ngunit ang mga puwersang kinakailangan ay napakalaki — na nangangahulugang ang mga die at press ay kailangang maging malalaki, precision-grind, at mahal. Gumagana ang cold extrusion para sa maliliit na diameter na mga bit na may simpleng geometry, ngunit hindi nito kayang hawakan ang mga kumplikadong panloob na profile ng mas malalaking button bit, at ang mga gastos sa pagkasira ng die ay ginagawa itong hindi matipid para sa mga volume ng produksyon.

Mainit na pagpilit.Isang kompromiso. Ang billet ay pinainit sa isang katamtamang temperatura — sa ibaba ng recrystallization point — upang mabawasan ang resistensya sa deformation. Ang mga puwersa ng pagpindot ay mas mababa kaysa sa malamig na extrusion, na nangangahulugang mas kaunting pagkasira ng die at mas mababang gastos sa kagamitan. Ngunit ang window ng temperatura ay makitid at mahirap pigilin. Masyadong mainit, at ang metal ay nagsisimulang mag-recrystallize nang hindi pantay. Masyadong malamig, at babalik ka sa puwersa ng malamig na extrusion. Ang mainit na extrusion ay gumagana para sa mga light-duty na katawan ng bit na may mga hindi kumplikadong hugis, ngunit hindi nito kayang makagawa ng malalalim at kumplikadong mga cavity na kailangan ng isang modernong button bit para sa wastong pag-flush at pag-alis ng mga pinagputulan.

Pagpapanday gamit ang mainit na die.Ito ang pinagpasyahan ng industriya nang may dahilan. Ang steel billet ay pinainit sa 1100-1250°C — mas mataas sa temperatura ng recrystallization — at idinidiin sa isang precision die sa ilalim ng kontroladong presyon. Ang metal ay dumadaloy na parang mainit na luwad sa bawat detalye ng die cavity, at kapag lumamig ito, mayroon itong istruktura ng butil, densidad, at panloob na integridad na hindi kayang tapatan ng anumang proseso ng machining o cold-working. Ang hot die forging ay bumubuo sa mahigit 80% ng produksyon ng button bit body sa buong mundo, at para sa mga aplikasyon ng percussive drilling, ang pangingibabaw na iyon ay nakakamit.

Ano ang Nangyayari sa Loob ng Bakal sa 1200°C

Ang transpormasyon na nagpapabuti sa katawan ng isang hot-forged bit kaysa sa machined o cold-extruded ay nangyayari sa antas ng microstructural, at sulit itong maunawaan dahil direktang tinutukoy nito kung gaano katagal mabubuhay ang bit sa ilalim ng lupa.

Kapag ang billet ay pumasok sa forging press sa temperaturang 1200°C, tatlong bagay ang sabay na nangyayari na hindi kayang ulitin ng machining at cold forming.

Una,Ang mga panloob na depekto ay isinara nang hinang.Ang bawat steel billet ay naglalaman ng mikroskopikong porosidad — maliliit na butas na natira mula sa proseso ng paghahagis — at mga hindi metal na inklusyon tulad ng mga partikulo ng oxide o sulfide. Sa ilalim ng puwersa ng compressive ng forging press sa temperaturang 120°C, ang mga butas na iyon ay gumuguho at nagsasara. Ang mga inklusyon ay napapatag at nagkakalat sa halip na manatili bilang mga partikulo na nagko-concentrate ng stress. Ang nagresultang densidad ng materyal ay mas mataas nang masusukat, at higit sa lahat, mas kaunting built-in na mga lugar ng pagsisimula ng bitak ang naghihintay na lumaki at maging mga bali sa ilalim ng cyclic impact loading.

Pangalawa,ang istruktura ng butil ay muling itinayo mula sa simula.Ang magaspang at hindi regular na istruktura ng butil na minana mula sa pinagsama o hinulma na billet ay ganap na nasisira ng kombinasyon ng init at deformasyon. Habang dumadaloy ang metal papunta sa lukab ng die, ang mga lumang butil ay dinudurog at nabubuo bilang pino, pare-pareho, at magkaparehong butil — halos pantay sa lahat ng dimensyon — na nagbibigay sa bakal ng balanse ng katigasan at tibay na imposibleng makamit sa pamamagitan lamang ng heat treatment. Ang isang maayos na hot-forged na katawan ng butones ay lalapit sa hanay ng HRC 35-45 na may impact toughness na sapat ang taas upang masipsip ang libu-libong suntok ng piston nang hindi nabibitak.

Nilulutas nito ang isang pangunahing problema sa mga materyales na nagpagulo sa naunang paggawa ng mga piraso: ang mahirap ngunit malutong, matigas ngunit malambot na palitan. Ang bakal na pinainit sa makina ay maaaring gawing matigas, ngunit ito ay nagiging malutong — madaling mabitak kapag natamaan. O maaari rin itong gawing matigas, ngunit ito ay masyadong malambot — mabilis na nasisira at nababago ang hugis kapag may bigat. Ang hot forging, sa pamamagitan ng pagpino sa istruktura ng butil kasabay ng paghubog nito sa bahagi, ay sumisira sa palitang iyon. Nakukuha mo ang katigasan at tibay sa iisang katawan.

Pangatlo,Ang daloy ng butil ng metal ay sumusunod sa landas ng karga.Sa isang makinang bahagi, ang orihinal na mga linya ng daloy ng butil mula sa pinagsamang bar stock ay diretsong dumadaan sa bahagi at pagkatapos ay nagtatapos saanman ito tatawid ng makinang ibabaw. Ang mga pagtatapos na iyon ay mga mahinang punto. Sa isang hot-forged na bahagi, ang mga butil ng metal ay nakahanay sa direksyon ng daloy habang nagpapabago ng anyo, at ang die ay idinisenyo upang ang direksyon ng daloy na ito ay sumusunod sa mga pangunahing landas ng karga habang ginagamit. Para sa isang button bit, nangangahulugan ito na ang daloy ng butil ay bumabalot sa mga panloob na flushing cavity, patuloy na tumatakbo sa kahabaan ng bit skirt, at nakatuon sa balikat kung saan lumilipat ang mga impact load mula sa shank patungo sa cutting face. Ang panloob na arkitektura ng metal ay nakahanay sa mga puwersang haharapin nito, at ang pagkakahanay na iyon ay makabuluhang nagpapahaba sa buhay ng fatigue — ng 30% o higit pa kumpara sa isang makinang katawan ng bit na gawa sa parehong materyal sa parehong aplikasyon.

Ang Kahulugan ng Hot Forging sa Drill Face

Para sa driller, ang lahat ng metalurhiya na ito ay isinasalin sa mga praktikal na resulta na lumilitaw sa bawat shift.

Hindi nababasag ang katawan ng bit sa balikat. Ang pinakakaraniwang mapaminsalang paraan ng pagkasira para sa mga makinang katawan ng bit ay ang circumferential crack sa transition mula sa palda patungo sa mukha, kung saan ang impact load mula sa piston ay nakapokus. Nilalabanan ito ng mga hot-forged na katawan dahil ang daloy ng butil ay tuluy-tuloy sa seksyong iyon.

Mas matagal na napapanatili ng bit ang diyametro nito. Ang isang forged body ay may pare-parehong tigas at resistensya sa pagkasuot sa kabuuan, nang walang mga malalambot na bahagi na maaaring lumitaw sa mga makinang katawan o hindi pantay na pinainit na katawan. Ang gauge row ay pantay na nasusuot, at ang bit ay lumilikha ng pare-parehong diyametro ng butas mula sa unang metro hanggang sa huli.

Nananatili sa lugar ang mga insert. Kapag ang isang katawan ay mikroskopikong nababago ang hugis sa ilalim ng impact — at bawat katawan ay bahagyang nababago ang hugis — ang interference fit na humahawak sa mga carbide button sa kanilang mga socket ay maaaring lumuwag. Ang isang forged body na may mas mataas na tibay at mas mahusay na resistensya sa fatigue ay nagpapanatili ng mga sukat ng socket nito sa mas maraming cycle, pinapanatili ang mga insert na nakaupo at pinipigilan ang uri ng pagkawala ng insert na nagiging scrap metal ang isang sirang piraso.

Ano ang Dapat Hanapin Kapag Bumibili Ka

Hindi lahat ng butones na may "forgedd" sa spec sheet ay pantay-pantay. Dalawang bagay ang naghihiwalay sa de-kalidad na pagpapanday mula sa produksyon ng kalakal:

Pagkontrol ng temperatura.Makitid ang temperatura ng pagpapanday para sa karamihan ng mga bakal na haluang metal na ginagamit sa mga katawan ng bit — karaniwang mga gradong nickel-chromium-molybdenum tulad ng 42CrMo o katulad nito. Kung masyadong mataas, bumibilis ang paglaki ng butil, na nagreresulta sa mga magaspang na butil na nakakabawas sa tibay. Kung masyadong mababa, hindi maayos na dadaloy ang metal papunta sa die, na nag-iiwan ng mga hindi napupunong seksyon o mga konsentrasyon ng panloob na stress sa matutulis na sulok. Ang isang de-kalidad na operasyon ng pagpapanday ay patuloy na sinusubaybayan ang temperatura ng billet at tinatanggihan ang anumang bagay na nasa labas ng tinukoy na saklaw.

Kondisyon at paglamig ng die.Ang mga forging die ay tumatakbo sa 200-300°C habang patuloy na gumagawa, pinapanatili ng mga aktibong water cooling circuit sa die holder. Kung ang temperatura ng die ay tataas sa saklaw na iyon, ang bakal ng die ay lalambot at ang katumpakan ng dimensyon ay bababa. Kung ito ay bababa sa ibaba, ang thermal shock mula sa papasok na mainit na billet ay maaaring makabasag sa ibabaw ng die. Ang pare-parehong temperatura ng die ay nangangahulugan ng pare-parehong sukat ng bit, at ang pare-parehong sukat ay nangangahulugan na ang bawat bit ay gumaganap nang pareho tulad ng huli.