Pagsusuri ng Pagkabigo at Wastong Paggamit ng Mga Tool sa Pagbabarena ng Bato
Failure analysis of rock drilling tools Ang China ay gumagawa na ngayon ng isang hanay ng mga rock drilling tools (RDT) na may mga natatanging tampok—gaya ng column/insert-tooth bits, cemented-carbide integral bits, ultra-tough rock bits, at K610 carbide—na ang kalidad at buhay ay bumuti ngunit nananatiling hindi pare-pareho. Ang mga maagang pagkabigo ay pangunahin dahil sa mga problema sa bit at drill-rod.
Ang mga bits ay nabigo dahil sa abnormal at normal na pagkasuot: pagkapira-piraso, pagkasira ng ngipin, pagkawala ng ngipin, pagkaputol at pagkabali. Ang mga bits na uri ng pait ay kadalasang nabigo dahil ang mga pakpak ng pagputol ay masyadong manipis, mabilis na nasusuot, may mahinang geometric na katatagan, at hindi sapat na pag-clamping ng mga pagsingit ng karbida—na humahantong sa pagkawala ng pagpasok at pinabilis na pagkasira. Ang mga spherical/button bits ay karaniwang dumaranas ng spalling sa gilid, bali ng mga ngipin sa gilid, bitak sa palda, pagkawala ng takip at bali sa baywang (katawan). Isang field study gamit ang 7655 pneumatic drill sa hard granite na natagpuan para sa domestic ∅40–∅42 insert-tooth bits: edge-tooth spall 22.7%, edge-tooth breakage 35.4%, at fragment loss 26.4%—na nagpapakita na ang edge tooth damage ay isang dominanteng failure mode. Kabilang sa mga sanhi ang sira-sira at hindi pantay na stress sa gilid ng mga ngipin, magkakaibang mga radial pressure, pagtaas ng plastic deformation ng dingding ng butas ng ngipin (na humahantong sa isang bell-mouth at nabawasan ang puwersa ng pag-clamping), hindi sapat na interference na magkasya sa pagitan ng ngipin at butas, at mababang bit-body hardness. Ang mas mataas na bit-body hardness ay nakikinabang sa mga carbide nang higit pa kaysa sa medium/low hardness body. Ang kalidad ng welding, flux performance, welding practice at paggamit ay nakakaapekto rin sa mga pagkabigo. Mahigit sa 80% ng bit-body fractures ang nangyayari sa junction ng bit face at skirt; ang mga bahagyang bali ng mga insert-tooth bits ay kumakalat sa ilalim ng butas ng ngipin. Ang mahinang pagpili ng bakal, hindi naaangkop na geometry, hindi wastong pagmamanupaktura o maling paggamit ay nagpapalala rin ng mga bali.
Ang mga drill rod ay nagtitiis ng mga salit-salit na stress—epekto, baluktot at kaagnasan—kaya nangangailangan sila ng mataas na lakas ng pagkapagod, tibay ng epekto, resistensya sa kaagnasan, at mababang bingaw na sensitivity at mga rate ng pagpapalaganap ng crack. Kasama sa mga pagkabigo ng baras ang mga pagpapapangit sa dulo ng maliit na baras dahil sa mababang katigasan, pagsabog ng mga dulong may mataas na tigas, pagkasira ng sinulid sa mga coupling, pagkasira ng pagkapagod at pagkabali. Ang mga fatigue break ay nagsisimula at kumakalat mula sa mga materyal na depekto (mga nonmetallic inclusions, porosity, white spots, gasgas, decarburization, corrosion crack) o mula sa hindi magandang materyal/heat treatment (overhard core mula sa carburizing, mahinang pagsusubo na nagiging sanhi ng mga bitak ng buntot, pawi ng mga bitak). Ang mga depekto sa disenyo at mahinang pagkakabit ng pagkakabit ay maaaring magdulot ng mga bitak; maling paggamit (mga marka ng martilyo, mahinang pagpapadulas ng magkasanib na bahagi, kaagnasan) ay nagdudulot din ng pag-crack at pagkabasag. Ang ilang mga bali ng baras ay hindi nagpapakita ng mga tampok na nakakapagod at nagpapakita bilang maliwanag, mala-kristal na mga brittle fracture—karaniwan ay mula sa mga depekto, malubhang pagbabago sa seksyon, forging lap, o hindi tamang paggamot sa init na nagbubunga ng mababang lakas o mataas na konsentrasyon ng stress at mabilis na pagpapalaganap ng crack.
Tama at makatwirang paggamit ng mga tool sa pagbabarena ng bato 2.1 Pagbutihin ang kalidad ng disenyo Ang pagtukoy ng mga makatwirang parameter ng istruktura at pagbuo ng mga bagong uri ay mga kinakailangan para sa mas mahabang buhay. Para sa insert/column-tooth bits, ang mga hemispherical crown ay nagbibigay ng mataas na bilis ng pagbabarena at matibay na compressive resistance. Dapat tiyakin ng diameter ng ngipin ang tensile strength at clamping strength. Upang bawasan ang pinsala sa gilid-ngipin at pahabain ang buhay: (1) palakasin ang gilid ng ngipin sa pamamagitan ng pagpili ng wastong hugis ng ngipin, diameter at taas ng pagkakalantad; (2) bawasan ang gilid-ngipin rake anggulo upang mapabuti ang pamamahagi ng load at epekto pagtutol; (3) piliin ang tamang weld gaps at interference fit para mapataas ang retention force; (4) gumamit ng mas matigas, heat-treated carbide para sa mga gilid ng ngipin upang maiwasan ang pagkapira-piraso; (5) palakasin ang bit na katawan upang mapabuti ang wear resistance; (6) i-optimize ang layout ng ngipin, dagdagan ang bilang ng mga ngipin sa gilid kung posible, at pagbutihin ang pag-flush—panatilihin ang mga butas ng tubig sa mukha at isang malaking puwang na three-groove/two-hole flushing system upang mapataas ang pagtanggal ng mga pinagputulan, bawasan ang muling paggiling ng mga pinagputulan, babaan ang pagkonsumo ng enerhiya at pahabain ang bit buhay.
Pagbutihin ang geometry ng rod: hal, ang mga full-thread rod ng Ingersoll-Rand na ginawa sa pamamagitan ng roll-forming na may surface hardening, mas malaking anggulo ng helix at mahusay na self-locking ay nagpapabuti sa tigas, wear resistance at kadalian ng pag-assemble/disassembly. Pagandahin ang hitsura at disenyo ng packaging para protektahan ang mga tool at pahabain ang buhay ng serbisyo.
2.2 Pumili ng mataas na kalidad na mga materyales Ang mga materyales sa tool ay dapat na matigas at lumalaban sa pagsusuot, na may mahusay na higpit, mataas na lakas ng pagkapagod, mababang sensitivity ng bingaw, malakas na pagpapanatili ng karbida at ilang lumalaban sa kaagnasan. Ang mga inirerekomendang bakal ay kinabibilangan ng: 24SiMnNi2CrMo (katulad ng Swedish FF710) na may mahusay na pinagsamang mekanikal at bali na mga katangian; 40SiMnMoV para sa mga rod (average na pagtagos ~1225.4 m, malapit sa mga banyagang antas); 55SiMnMo para sa maliliit na rod na papalapit sa Swedish 95CrMo small-rod life (~250 m); 35SiMnMoV na nakakamit ng ~300 m bawat rod. Ang mga bakal na ito, pagkatapos ng quench-tempering, ay bumubuo ng mga bainitic microstructure na may mataas na tigas na nakakapagod. Para sa insert-bonded small at medium bits, 40MnMoV ay angkop para sa bit body; para sa hot-mounted insert bits, mas gusto ang 45NiCrMoV. Ang pagpili ng karbida ay dapat tumugma sa mga mekanika ng bato at uri ng drill.
2.3 Mag-ampon ng advanced na teknolohiya sa pagmamanupaktura Ang paggamit ng machining upang makagawa ng mga bits—pagpapalit ng tradisyonal na forging—ay isang mahalagang pag-unlad. Para sa welded insert bits, gumamit ng wastong kagamitan sa pag-init (ultrasonic frequency o medium-frequency induction furnace) o full induction heating para maiwasan ang oxidation at decarburization, tiyakin ang nakokontrol na maikling oras ng pag-init, pinapadali ang pagpapatigas, at iwasan ang pawiin ang mga stress sa pamamagitan ng pagkontrol sa paglamig. Palakihin ang laki ng weld nang naaangkop, pumili ng mga graded grinding wheel, at lubusang linisin ang mga welding surface gamit ang mga organikong solvent upang mapabuti ang kalidad ng brazing.
Para sa insert fixation, ang hot-mounting ay inirerekomenda para sa medium at large diameters: ito ay minimal na nakakaapekto sa bit-body at carbide properties, pinapanatili ang kalidad ng ibabaw, gumagawa ng two-axis compressive stress states sa joint, nagbibigay ng magandang retention at binabawasan ang fragment loss, at nagbibigay-daan sa pinakamainam na steel heat treatment. Ang mga cold-pressed insert ay nangangailangan ng mataas na katumpakan ng machining—gumamit ng high-precision na tool, maiikling dimensional na mga chain upang palakasin ang higpit ng contact at kalidad ng ibabaw ng butas ng ngipin. Ang geometry ng tooling ay dapat magpapahintulot sa mas malaking cutting deformation at pagpapalakas ng extrusion upang ang butas na pader ay makakuha ng kapaki-pakinabang na compressive residual stress at isang strain-hardened surface layer.
Upang mapataas ang buhay ng baras, gumawa ng precision forging at machining dies upang maiwasan ang mga bell-mouth, flash o mga bitak. Pagbutihin ang kalidad ng hollow steel rolling upang maalis ang mga dents, scabs, folds at decarburization.
Konklusyon Sinuri ng papel na ito ang mga mode ng pagkabigo ng RDT at sinuri ang mga istruktura ng bit at mga anyo ng pinsala, na nagpapakita ng mga sanhi ng pagkabigo at nagmumungkahi ng mga hakbang sa pagpapahaba ng buhay: wastong mga parameter ng istruktura, pagpili ng kalidad ng materyal at mga advanced na diskarte sa pagmamanupaktura. Ang buhay ng tool, gayunpaman, ay nakasalalay sa likas na kalidad at siyentipikong paggamit. Karagdagang praktikal na mga punto: gumamit ng mga pullers sa halip na martilyo ng kamay kapag nag-aalis ng mga piraso; regrind bits upang bawasan ang pagsisimula at paglaki ng crack sa ibabaw at upang mapabuti ang bilis ng pagbabarena; sundin ang tamang operasyon—mabagal na sumulong hanggang sa makapasok ang bit sa bato bago ang full-speed drilling; siguraduhin na ang mga rod coupling ay concentric at ang mga thread ay ganap na nakikibahagi; kung medyo dumikit, iwasan ang pagmartilyo—isara ang inlet valve, buksan ang tubig, dahan-dahang sumulong at gumamit ng pabalik-balik na paggalaw upang pakinisin ang borewall at palayain ang tool, na maiwasan ang pagkapira-piraso ng carbide, pagkabasag ng shank o pagkabali ng baras.
Sa buod, ang paggamit ng mga tugmang drills, dedikadong tool at naaangkop na makina sa ilalim ng iba't ibang kundisyon ay magbibigay-daan sa RDT na maabot ang kanilang potensyal na pagganap.
