В области разработки полезных ископаемых, проходки туннелей и геологической разведки эффективность и срок службы инструментов для бурения горных пород всегда были основными узкими местами, ограничивающими эффективность инженерных разработок.Благодаря высокой твердости (HRA≥89) и ударной вязкости (вязкость разрушения>12 МПа·м1/2) матрицы WC-Co, твердосплавное сверло может повысить эффективность бурения в 3-5 раз и продлить срок службы в 8-10 раз в условиях твердых пород (прочность на сжатие>150 МПа). Это стало революционным решением для замены традиционных стальных зубильных головок.Его технические преимущества обусловлены не только достижениями в области материаловедения, но и тем, что благодаря конструктивному проектированию и оптимизации технологических процессов систематически решается тройное противоречие “износостойкость-трещиностойкость -удаление стружки” в технике бурения горных пород.
Что такое сверло из цементированного карбида?
Твердосплавные сверла изготовлены на основе твердосплава WC-Co (карбид вольфрама-кобальт) в качестве режущего стержня и изготавливаются методом порошковой металлургии и спекания стальной матрицы при высокой температуре и высоком давлении. Инструменты для бурения и разрушения горных пород обладают высокой твердостью (HRA89 ~93) и ударной вязкостью (вязкость разрушения ≥12 МПа·м1/2).
Буровые головки из цементированного карбида устанавливаются в буровых установках для бурения горных пород и пневматическом скважинном оборудовании.Перфоратор должен быть оснащен сверлильной головкой из крупнокристаллического сплава WC-Co с высокой твердостью и ударной вязкостью, чтобы эффективно разрушать различные породы высокой твердости.
Тип конструкции сверлильной головки из цементированного карбида
| Тип конструкции | Характеристики формы зуба | Применимая литология | Преимущество в производительности |
| Тип шарового зуба | Полусферическая коронка (диаметр 6 ~16 мм) | Твердая порода (прочность на сжатие>150 МПа) | 1. Точка контакта соприкасается с разрушенной породой, и коэффициент концентрации напряжений высок 2. Превосходная износостойкость |
| Тип чешуйчатого зуба | Клиновидные тонкие зубья (толщина 2 ~ 4 мм) | Порода средней твердости (прочность на сжатие 50~150 МПа) | 1. Линия резания соприкасается с отбитой породой, и удаление стружки происходит плавно 2. Высокая ударопрочность |
| Композитный тип зуба | Конструкция комбинации шарового зуба и лопастного зуба | Сложные горные породы (чередующиеся мягкие и твердые) | 1. Новые шаровые зубья в основном предназначены для обработки твердых пород, а режущие зубья помогают удалять стружку. 2. Усталостный ресурс увеличился более чем на 50% |
Преимущества сверлильных головок из цементированного карбида
Износ сверлильных головок из цементированного карбида происходит в основном из-за ударного растрескивания и ударной усталости.Под действием энергии удара контакт между буровой головкой и породой подвергается высокому сжимающему напряжению.Прочность цементированного карбида на сжатие очень высока, и он все еще способен выдерживать такого рода сжимающие нагрузки.Однако в месте контакта между буровым долотом и породой все еще остаются участки, которые не соприкасаются или находятся в плохом контакте, что вызывает высокие растягивающие напряжения и напряжения сдвига. Когда эти два напряжения превышают предел прочности сплава, это приводит к локальному разрушению и отслаиванию бурового долота.Если ударная вязкость цементированного карбида очень высока, этой ситуации можно избежать преждевременно.Ударная вязкость цементированного карбида определяется содержанием Co и средней длиной свободного пробега Co-фазы.Исходя из этого, в промышленности по бурению горных пород обычно используются буровые головки из крупнокристаллического сплава WC-Co.
Таким образом, сверлильные головки из цементированного карбида обладают следующими преимуществами：
- Буровое долото из композитного листового цементированного карбида обладает высокой эффективностью разрушения породы, хорошей общей прочностью, высокой ударопрочностью, радиальной износостойкостью, стабильным качеством, неограниченным нижним пределом диаметра, высоким коэффициентом использования сплава и возможностью вторичной переработки.
- Сверлильная головка с шариковыми зубьями из цементированного карбида имеет свободные тканевые зубья, неограниченный верхний предел диаметра и не нуждается в шлифовании. Это способствует ускорению выполнения проекта и улучшению условий труда работников. Она обладает такими характеристиками, как высокая эффективность и низкое потребление.
Заключение
Опираясь на три основных преимущества: “сверхизносостойкость, ударопрочность и длительный срок службы”, твердосплавные буровые головки изменили логику эффективности и затрат при бурении горных пород – скорость бурения в твердых породах увеличилась более чем в 3 раза, срок службы инструмента увеличился в 10 раз, а стоимость одной скважины была непосредственно снижена на 60%, что позволило шахтам, туннелям, геологоразведочным работам и другим сценариям покончить со старой проблемой “неэффективного бурения”.Независимо от того, идет ли речь о глубоководной горной шахте или километровом туннеле, он использует мощную энергию, чтобы доказать, что сокращение времени простоя, повышение эффективности разрушения породы и экономия средств – это наилучшие решения при добыче твердых пород!
