Cara meningkatkan umur pakai alat pengeboran batu
1. Meningkatkan kualitas desain
Menentukan parameter struktural yang wajar dan terus mengembangkan varietas baru merupakan prasyarat untuk meningkatkan masa pakai alat bor. Selama bertahun-tahun, mata bor lurus model lama telah digunakan. Alasan utama masa pakainya yang pendek adalah desain produk yang tidak masuk akal, yang terwujud dalam ketebalan sayap relatif kecil, lubang kerucut dangkal, efek pelepasan serbuk yang buruk, bentuk geometris yang tidak stabil, mudah menghasilkan deformasi silinder awal, dan parameter geometris lembaran logam keras yang tidak masuk akal. Oleh karena itu, sulit untuk ditingkatkan berdasarkan desain asli, dan mata bor lurus model lama harus dihilangkan sesegera mungkin.
Mata bor bilah secara luas menggunakan mata bor lurus, tiga bilah, berbentuk silang, dan berbentuk x yang tersusun secara radial. Semakin banyak bilah yang dimiliki mata bor, semakin tinggi ketahanan ausnya. Mata bor berbentuk silang memiliki rekaman penggilingan 30~50% lebih tinggi daripada mata bor berbentuk lurus, tetapi pembuatan dan penggilingannya rumit dan mahal. Ketebalan sayap relatif lebih disukai 1,6~2,2, dan penampang alur drainase serbuk dan total luas penampang lubang air harus sama dengan atau lebih besar dari penampang lubang tengah batang bor. Susunan 3 lubang sering digunakan, dan diameter lubang tengah sedikit lebih besar. Struktur bodi yang wajar adalah memiliki sudut jarak bebas 2°~3° di kepala, dan busur lingkaran atau transisi kerucut dengan radius kelengkungan R=30~80mm antara permukaan kerucut dan permukaan silinder ekor dari badan celana panjang yang diperpanjang. Mata bor kecil dengan diameter kurang dari 45mm dihubungkan ke batang bor dengan sambungan kerucut, dan mata bor dengan diameter lebih besar dari 45mm dihubungkan dengan ulir trapesium bergelombang atau komposit. Kecepatan pengeboran batu berbanding terbalik dengan kuadrat diameter mata bor. Namun, untuk menggunakan teknologi secara wajar dan meningkatkan kualitas dan masa pakai mata bor, frekuensi penggilingan mata bor dapat ditingkatkan hingga 15 kali lipat. Untuk mengurangi keausan radial mata bor, area kontak antara bilah mata bor dan dinding lubang dapat ditingkatkan untuk membuat pelepasan bubuk menjadi halus, sudut celah lembaran paduan dapat ditentukan secara wajar, dan ketebalan lembaran paduan dapat ditingkatkan dengan tepat.
Bentuk mahkota gigi kolom mata bor gigi kolom sebagian besar berbentuk setengah bola. Kecepatan pengeboran batu tinggi. Saat menekan batu, permukaan gigi relatif kuat dan tahan lama di bawah tekanan tekan. Ukuran diameter gigi harus mempertimbangkan tegangan tarik yang cukup, kekencangan gigi tetap dan kemungkinan pengaturan gigi. Jumlah gigi harus mempertimbangkan pemecahan batu yang efektif, kemungkinan pengaturan gigi, kekuatan yang cukup dan penggilingan ulang yang nyaman. Dari analisis kegagalan, diketahui bahwa kondisi tegangan gigi samping buruk, dan gigi samping patah dan patah. Tindakan berikut dapat diambil untuk mengurangi kerusakan gigi samping dan memperpanjang masa pakai mata bor gigi kolom.
(1) Memperkuat gigi samping dan memilih bentuk gigi, diameter gigi, dan tinggi gigi dengan benar. Diameter gigi tengah dan gigi samping saat ini adalah 9,65~9,95mm. Diameter gigi samping dapat ditingkatkan menjadi 10,65~10,95mm untuk meningkatkan kekuatan benturan dan ketahanan aus, dan diameter gigi tengah dapat dikurangi menjadi 8,65~8,95mm untuk memudahkan penataan gigi samping dan mengurangi biaya.
(2) Mengurangi sudut kemiringan gigi samping secara tepat akan membantu memperbaiki kondisi tegangan dan meningkatkan ketahanan benturan gigi samping. Negara-negara asing sering menggunakan sudut kemiringan 30°~35°, yang dapat dikurangi menjadi 20°~25°, yang akan meningkatkan area kontak antara permukaan luar gigi samping dan batu, dan juga akan membantu mengasah sendiri gigi samping dan meningkatkan ketahanan aus radial mata bor. Gigi tengah sedikit lebih tinggi dari gigi samping untuk memudahkan pemusatan dan membuka permukaan bebas lateral bagi gigi samping untuk meningkatkan efisiensi pemecahan batu. Untuk batu lunak dengan abrasivitas radial rendah, sudut kemiringan harus kecil.
(3) Pilih celah las dan interferensi gigi tetap dengan benar untuk meningkatkan gaya pemasangan gigi kolom. Ketika interferensi kecil, gaya pengencangan berkurang. Ketika interferensi sedikit lebih besar, goresan akan muncul di lubang gigi. Jika gigi semakin membesar, gigi tidak akan ditekan. Ketika terlalu besar, gigi mudah patah, dan terkadang badan bor akan membengkak dan pecah. Jika kekasaran permukaan lubang gigi meningkat, koefisien gesekan ditingkatkan untuk meningkatkan gaya pengencangan, yang merupakan tindakan yang layak. Menggunakan penumpukan plastik (umumnya digunakan bahan tembaga H62Y) sebagai perantara, penumpukan dan lubang dicocokkan secara transisi, dan gigi dicocokkan interferensi. Ketika gigi ditekan dingin, penumpukan terjepit satu sama lain di bawah aksi gaya pemasangan gigi, dan penumpukan mengalami deformasi plastik dan permukaan kasar gigi lubang terjepit satu sama lain, sehingga meningkatkan gaya ikatan (gesekan statis) antara gigi lubang dan mencapai gigi tetap yang kuat.
(4) Gigi samping dipilih dari karbida semen dengan ketangguhan tinggi dan mengalami perlakuan isostatik panas untuk mencegah gigi patah secara efektif. Memperkuat badan baja mata bor meningkatkan ketahanan abrasi badan baja.
(5) Susunan gigi yang wajar, tingkatkan jumlah gigi samping sebanyak mungkin, tingkatkan sistem pembuangan bubuk, pertahankan lubang air depan dan sistem pembuangan bubuk tiga alur dua lubang celah besar, efisiensi pembuangan bubuk yang tinggi, kurangi penghancuran bubuk batu yang berulang, kurangi konsumsi energi dan perpanjang masa pakai mata bor.
Batang bor batu lubang dangkal menggunakan baja berongga heksagonal B19, B22, B25, yang mencakup sekitar 80~85% penggunaan baja berongga; batang bor batu lubang dalam menggunakan baja berongga bulat atau heksagonal D32, D38, B25, B32, yang mencakup 15~20%. Batang bor heksagonal memiliki kekakuan yang baik, celah pembuangan serbuk yang besar, dan mudah digulung.
Memperbaiki struktur batang bor, seperti batang bor ulir penuh yang diusulkan oleh Ingersoll Rand Company di Amerika Serikat, yang diproses dengan metode pembentukan rol, perlakuan pengerasan permukaan, meningkatkan ketangguhan dan ketahanan aus, sudut heliks besar, penguncian sendiri yang baik, dan pembongkaran dan perakitan yang mudah. Ketika ujung penghubung aus, dapat dipotong dan dilubangi dan digunakan kembali, yang meningkatkan masa pakai hingga 3~4 kali lipat. Batang bor SPEEDROD dari Samdvik Company di Swedia mengadopsi batang penghubung berulir, membatalkan selongsong batang penghubung, menghilangkan jarak bebas permukaan sambungan, sangat meningkatkan keselarasan dan kekakuan sambungan, mempertahankan linearitas lubang pengeboran, dan menghemat energi.
Meningkatkan kualitas penampilan dan kualitas pengemasan alat bor, mendesain bentuk penampilan dan struktur pengemasan dengan baik, dapat secara efektif melindungi alat bor, mempercantik alat bor, dan memperpanjang masa pakai alat bor.
2. Pilih bahan berkualitas tinggi
Pemilihan material perkakas bor harus mempertimbangkan ketangguhan dan ketahanan aus, kekakuan dan ketahanan aus yang baik, kekuatan lelah yang cukup tinggi, sensitivitas takik lelah yang rendah, kemampuan tinggi untuk menjepit lembaran paduan, dan ketahanan korosi tertentu. Kinerja proses yang baik, pemotongan mudah, pengerasan dan kemampuan pengerasan yang baik, kemampuan las yang baik. Hal ini sejalan dengan kondisi nasional, harga rendah, dan mencoba menggunakan lebih sedikit Ni dan Cr. Hasil metode pemilihan baja perkakas bor berdasarkan matematika fuzzy direkomendasikan sebagai berikut:
(1) Baja 24SiMnNi²CrMo adalah jenis baja baru yang meniru baja FF710 Swedia dan memiliki sifat mekanik konvensional, sifat fraktur, dan evaluasi komprehensif terbaik. Umur rata-rata mata bor kolom sembilan gigi ∅50 yang diproduksi di dalam negeri di Proyek Jalan adalah 715,2m/buah, dan umur maksimum adalah 901,4m/buah, yang mendekati masa pakai mata bor kolom ∅48 Swedia di proyek tersebut sebesar 760m/buah. Ini juga merupakan bahan batang bor yang baik. Umur pakai rata-rata troli hidrolik bor batu hidrolik Mercury 300 di Tambang Besi adalah 152,4m/buah, dan umur pakai ekor bor adalah 609m/buah, yang 76% lebih tinggi dari umur pakai ekor bor 23CrNi³Mo Prancis sebesar 345m/buah;
(2) Rata-rata kumulatif rekaman batang bor yang terbuat dari baja 40SiMnMoV adalah 1225,4m, yang mendekati tingkat asing;
(3) Masa pakai batang bor kecil yang terbuat dari 55SiMnMo mendekati level 250m batang bor kecil 95CrMo Swedia;
(4) Masa pakai rata-rata batang bor yang terbuat dari 35SiMnMoV dapat mencapai 300m/potong. Baja di atas mengalami perlakuan panas dengan pendinginan, tempering, anil, normalisasi, dll. untuk membentuk baja bainitik dengan kekuatan dan ketangguhan lelah yang tinggi.
Untuk mata bor kecil dan sedang yang dibrazing dengan induksi, digunakan material bodi mata bor 40MnMoV. Masa pakai mata bor ulir bergelombang dengan gigi silang dan kolom ∅50 yang diproduksi mendekati masa pakai mata bor Swedia. Untuk mata bor gigi kolom dengan gigi tertanam panas, baja 45NiCrMoV lebih disukai.
Pemilihan material karbida semen harus disesuaikan dengan sifat mekanik batuan dan jenis bor batu. Biasanya, karbida semen dengan kandungan kobalt tinggi seperti YJo dan YG13C digunakan untuk batuan yang sangat keras dan bor batu dengan daya impak besar; YJ¹, YK25, dan YG11C sebagian besar digunakan untuk batuan keras; YG8C dan YJ² digunakan untuk batuan bijih sedang-keras; dan YJ³ dan YG6 digunakan untuk batuan lunak. Koefisien ekspansi linier fase kobalt dalam karbida semen sekitar 3 kali lipat dari karbida tungsten. Tegangan internal yang dihasilkan selama pemanasan dan pendinginan cepat akan menyebabkan antarmuka yang sama retak. Oleh karena itu, tidak peduli dalam proses pembuatan, pengelasan dan penggilingan, pemanasan dan pendinginan karbida semen yang tiba-tiba harus dihindari.
Solder berbahan dasar perak banyak digunakan dalam penyolderan mata bor di luar negeri. Solder ini memiliki titik leleh rendah, pengaruhnya kecil terhadap kinerja rangka baja dan karbida semen, kekuatan pengelasan tinggi, dan tegangan pengelasan rendah. Negara saya harus melakukan penelitian dan pengembangan untuk memenuhi kebutuhan pembukaan pasar perdagangan luar negeri. Saat ini, solder berbahan dasar tembaga seperti 105, 801, dan SB-1 banyak digunakan berdasarkan efisiensi pengeboran batu dan masa pakai.
Improve the structure of the drill rod, such as the full thread drill rod proposed by Ingersoll Rand Company in the United States, which is processed by rolling forming method, surface hardening treatment, improve toughness and wear resistance, large helix angle, good self-locking, and easy disassembly and assembly. When the connecting end is worn, it can be cut off and chamfered and reused, which increases the service life by 3~4 times. The SPEEDROD drill rod of Samdvik Company in Sweden adopts a threaded connecting rod, cancels the connecting rod sleeve, eliminates the clearance of the joint surface, greatly improves the connection alignment and rigidity, maintains the linearity of the drilling hole, and saves energy.
Improving the appearance quality and packaging quality of the drill tool, designing the appearance shape and packaging structure well, can effectively protect the drill tool, beautify the drill tool, and extend the service life of the drill tool.
2. Select high-quality materials
The selection of drill tool materials should consider toughness and wear resistance, good rigidity and wear resistance, sufficiently high fatigue strength, low fatigue notch sensitivity, high ability to clamp alloy sheets, and certain corrosion resistance. Good process performance, easy cutting, good hardenability and hardenability, good weldability. It is in line with national conditions, low price, and try to use less Ni and Cr. The results of the drill tool steel selection method based on fuzzy mathematics are recommended as follows:
(1) 24SiMnNi²CrMo steel is a new steel type that imitates Swedish FF710 steel and has the best conventional mechanical properties, fracture properties, and comprehensive evaluation. The average life of the domestically produced ∅50 nine-tooth column drill bit in the Road Project is 715.2m/piece, and the maximum life is 901.4m/piece, which is close to the service life of the Swedish ∅48 column drill bit in the project of 760m/piece. It is also a good drill rod material. The average service life of the hydraulic trolley of the Mercury 300 hydraulic rock drill in Iron Mine is 152.4m/piece, and the service life of the drill tail is 609m/piece, which is 76% higher than the French 23CrNi³Mo drill tail life of 345m/piece;
(2) The average cumulative footage of the drill rod made of 40SiMnMoV steel is 1225.4m, which is close to the foreign level;
(3) The service life of the small drill rod made of 55SiMnMo is close to the level of 250m of the Swedish 95CrMo small drill rod;
(4) The average service life of the drill rod made of 35SiMnMoV can reach 300m/piece. The above steel is heat treated by quenching, tempering, annealing, normalizing, etc. to form bainitic steel with high fatigue strength and toughness.
For induction brazing fixed pieces and fixed teeth small and medium-sized drill bits, 40MnMoV is used as the drill bit body material. The service life of the ∅50 cross and column tooth corrugated thread drill bits produced is close to that of the Swedish drill bits. For the column tooth drill bits with hot embedded teeth, 45NiCrMoV steel is preferred.
The selection of cemented carbide materials must be adapted to the mechanical properties of the rock and the type of rock drill. Usually, cemented carbides with high cobalt content such as YJo and YG13C are used for extremely tough rocks and rock drills with large impact power; YJ¹, YK25, and YG11C are mostly used for hard rocks; YG8C and YJ² are used for medium-hard ore rocks; and YJ³ and YG6 are used for soft rocks. The linear expansion coefficient of the cobalt phase in cemented carbide is about 3 times that of tungsten carbide. The internal stress generated during rapid heating and cooling will cause the same interface to crack. Therefore, no matter in the process of manufacturing, welding and grinding, the sudden heating and cooling of cemented carbide should be avoided.
Silver-based solder is widely used in foreign brazing of drill tips. It has low melting point, little effect on the performance of steel body and cemented carbide, high welding strength and low welding stress. my country should carry out research and development to meet the needs of opening up foreign trade markets. At present, copper-based solders such as 105, 801, and SB-1 are mostly used based on rock drilling efficiency and service life.
