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钎头工艺及材质简析

发布时间:2020-06-04 | 点击次数:10047 次 | 编辑:迪奥德
  钎头(又称钻头)是凿岩钎具中直接钻凿和破碎岩石的部份。
  随着我国经济建设的快速发展,矿业开采、能源建设、基础工程施工、交通道路发展等建设工程领域对凿岩钎具的需求不断增长。同时,由于工业化的快速发展和技术进步,凿岩设备不断进化和升级,大功率凿岩设备不断推出更新,加上人们成本意识日益提高,各行业对凿岩钎具产品的种类、性能和质量也提出了更高的要求。
  凿岩钎具是人类征服岩矿石的工具,它的结构是由一根细长的中空钻杆和一个镶嵌有凿岩硬质合金的钻头组成。凿岩过程中,在岩矿石的剧烈磨损及高压水流(或压气)和矿坑水的冲刷腐蚀条件下,钎杆和钎头承受着拉、压、弯、扭等各种力以及凿岩机每分钟2000~3000次左右的高频冲击,且每次冲击功高达25J~500J,所以钎杆和钎头常以应力腐蚀疲劳断裂的方式失效,其使用寿命一般仅十分钟到几十小时。因此,凿岩钎具是人类所有钢铁机具中受力条件最苛刻、使用寿命最短、技术含量很高、而基础工业又不可或缺的大量消耗性工具。
  钎头直接钻凿岩石,是凿岩钎具中最易损的部件。它是用凿岩硬质合金镶嵌在钎头体上构成。根据其使用的凿岩合金形状钎头可划分成以下几类:片状钎头(主要有一字型钎头、三刃型钎头、十字型钎头、X型钎头)、柱齿钎头(以球齿钎头、高低风压潜孔钻头)、片齿复合钎头、牙轮钻头等。片状钎头用于露天作业,而牙轮钻头主要用于钻井勘探, 片状钎头是我国历史最早、使用最广、生产量最大的钎头品种。其中一字型钎头大约要占到80%以上,主要用于小孔、浅孔凿岩。而十字型、X型钎头主要用于坚韧中深孔。
  片状钎头由于结构及受力等因素,其破碎岩石效率较低,进尺较慢,合金用量大且较容易出现浪费现象。而且其因为结构和受力原因,最大直径受到限制,一般一字型钎头直径不大于45mm,十字型钎头不大于64mm,X型钎头不大于89mm,否则易出现合金碎裂导致早期失效。
  除了大量低端市场及部份极坚韧矿石外,片状钎头逐步不能适应现代凿岩的需要。现在,在很多中性及脆性岩石条件下,片状钎头正越来越多地被球齿钎头代替。球齿钎头是用硬质合金柱齿镶嵌在钎头体上组成的。相对于片状钎头而言,球齿钎头布齿自由,可根据凿孔直径和破岩负荷大小,合理确定边、中齿数目和位置,其钎头直径不受限制。而且因其是多点破碎,破岩效率更高,既可有效地消除破岩盲区,又避免了岩屑的重复破碎。另外由于合金柱的磨蚀比片状钎头要高(合金柱齿受力主要是压应力,而合金片是张应力,合金柱齿典型硬度更高),其不磨寿命更长,重磨工作量小,这点在机械化凿岩台车和深孔采掘的作业条件下显示了较高的价值。因为这样的作业条件下,更换钎头要花费很多时间,重复修磨间隔肯定越长越好,所以在现代凿岩中,球齿钎头正占据着越来越重要的位置,呈现出快速发展的趋势。
  球齿钎头根据其与钎杆的连接形式分,可分为锥孔连接钎头和螺纹连接钎头两类。锥孔连接钎头主要是替代一字型钎头用于小孔及浅孔凿岩,要求相对不高,生产工艺相对简单,本文就不着重叙述。而螺纹连接球齿钎头主要用于液压钻车等大型设备进行中深孔作业,一旦凿岩过程中出现损坏影响很大,所以其要求的技术含量较高,制造工艺相对比较复杂。
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