Slijtage van Tungsten Carbide Waterjet Nozzle

Het boren van hard gesteente met waterstraalsnijden wordt beschouwd als een efficiënte manier om de levensduur van de gecementeerde hardmetalen bladen te verbeteren. In dit artikel wordt kort ingegaan op het experiment met betrekking tot de slijtage van de YG6 wolfraamcarbide waterstraalsproeier wanneer deze wordt gebruikt bij het boren in kalksteen. Het resultaat van het experiment zal aantonen dat de waterstraaldruk en de diameter van het mondstuk een belangrijke invloed hebben op de slijtage van het wolfraamcarbide waterstraalsnijmondstuk.

1. Introductie van waterstraal

Een waterjet is een vloeistofstraal met hoge snelheid en druk en wordt gebruikt voor snijden, vormgeven of speleologie. Omdat het waterjetsysteem eenvoudig is en de kosten niet erg duur zijn, wordt het veel gebruikt voor metaalbewerking en medische operaties. Hardmetaal is het dominante materiaal in bewerkings- en mijnbouwgereedschappen vanwege de unieke combinatie van hardheid, taaiheid en lage prijs. Het gecementeerde hardmetalen gereedschap raakte echter ernstig beschadigd bij het boren in hard gesteente. Als een waterstraal wordt gebruikt om de boor te helpen, kan deze de rots raken om de bladkracht te verminderen en de warmte uit te wisselen om de bladtemperatuur te koelen. Daarom zou het een effectieve manier zijn om de levensduur van het gecementeerde hardmetalen blad te verbeteren wanneer waterstraal wordt gebruikt bij schommelend boren.

2. Materialen en experimentele procedures

2.1 Materialen

De materialen die in dit experiment zijn gebruikt, zijn de YG6 gecementeerde carbide waterstraalspuitmond en het harde materiaal kalksteen.

2.2 Experimentele procedures

Dit experiment werd uitgevoerd bij kamertemperatuur en hield de boorsnelheid op 120 mm/min en de rolsnelheid op 70 toeren/min gedurende 30 minuten in de experimenten, gericht op het onderzoeken van de invloed van verschillende waterstraalparameters, waaronder straaldruk, mondstukdiameter, op de slijtage-eigenschappen van de hardmetalen waterstraalsnijbuis.

3. Resultaten en discussie

3.1. Effect van waterstraaldruk op de slijtage van de hardmetalen bladen

Gebleken is dat de slijtage vrij hoog is zonder de hulp van de waterstraal, maar dat de slijtage sterk afneemt als de waterstraal erbij komt. De slijtage neemt af als de straaldruk toeneemt. Desalniettemin neemt de slijtage langzaam af wanneer de straaldruk hoger is dan 10 MPa.

De slijtage wordt beïnvloed door de mechanische spanning en temperatuur van de bladen, en de waterstraal is nuttig om de mechanische spanning en temperatuur te verminderen.

Hogere straaldruk kan ook de efficiëntie van de thermische uitwisseling verhogen om de werktemperatuur te verlagen. Warmteoverdracht vindt plaats wanneer de waterstraal door het oppervlak van het blad stroomt, met een verkoelend effect. Dit koelproces is ongeveer te beschouwen als het proces van convectieve warmteoverdracht buiten een vlakke plaat.

3.2. Effect van de mondstukdiameter op de slijtage van de hardmetalen bladen

Een grotere mondstukdiameter betekent een groter impactgebied en meer impactkracht op de kalksteen, wat helpt om de mechanische kracht op het blad te verminderen en de slijtage ervan te verminderen. Het is aangetoond dat de slijtage afneemt met de toename van de mondstukdiameter van de boor.

3.3. Slijtagemechanisme van gecementeerd hardmetalen mes boorsteen met een waterstraal

Het faaltype van de gecementeerde hardmetalen bladen bij waterstraalboren is niet hetzelfde als bij droog boren. Bij de boorexperimenten met de waterstraal onder dezelfde zoomscoop worden geen ernstige breuken gedetecteerd en vertonen de oppervlakken voornamelijk slijtagemorfologie.

Er zijn hoofdzakelijk drie redenen om de verschillende resultaten te verklaren. Ten eerste kan een waterstraal de oppervlaktetemperatuur en thermische belasting effectief verlagen. Ten tweede zorgt de waterstraal voor slagkracht om de kalksteen te kraken en helpt het de mechanische kracht op het blad te verminderen. De som van thermische spanning en mechanische spanning die ernstige brosse breuken kan veroorzaken, kan dus lager zijn dan de materiaalsterkte vanhet mes bij het boren met water. In de derde plaats zou de waterstraal met hogere druk een relatief koelere waterlaag kunnen vormen om het mes te smeren en de harde schurende deeltjes in het gesteente als een polijstmachine weg kunnen blazen. Daarom is het oppervlak van het blad bij waterstraalboren veel gladder dan dat bij droog boren, en zal de slijtagesnelheid afnemen terwijl de waterstraaldruk toeneemt.

Hoewel een breed scala aan brosse breuken wordt vermeden, zal er toch oppervlakteschade aan de bladen zijn bij het boren in rotsen met een waterstraal.

Het slijtageproces van gecementeerde hardmetalen bladen bij het boren in kalksteen met een waterstraal kan in twee fasen worden verdeeld. In eerste instantie verschijnen er onder door een jet ondersteunde omstandigheden microscheurtjes op de rand van het blad, waarschijnlijk veroorzaakt door lokale mechanische slijtage en thermische spanning die wordt veroorzaakt door de vlamtemperatuur. De Co-fase is veel zachter dan de WC-fase en is gemakkelijk te dragen. Dus wanneer het mes het gesteente maalt, wordt de Co-fase het eerst afgesleten, en met deeltjes weggespoeld door de waterstraal, is de porositeit tussen de korrels groter en wordt het oppervlak van het mes ongelijkmatiger.

Vervolgens breidt dit soort micro-oppervlakteschade zich uit van de rand naar het midden van het bladoppervlak. En dit polijstproces gaat door van de rand tot het midden van het bladoppervlak. Wanneer de boor continu in het gesteente boort, zal het gepolijste oppervlak aan de randen nieuwe microscheurtjes vormen die zich vervolgens uitstrekken tot het midden van het bladoppervlak vanwege mechanische slijtage en thermische spanning veroorzaakt door vlampunttemperatuur.

Daarom wordt dit proces van voorbewerken en polijsten constant herhaald van de rand tot het midden van het bladoppervlak, en het blad zal dunner en dunner worden totdat het niet meer kan werken.

4. Conclusie

4.1 De druk van de waterstraal speelt een belangrijke rol bij de slijtage van hardmetalen boren bij het boren in rotsen met de waterstraal. De slijtagesnelheden nemen af ​​met de toename van de straaldruk. Maar de afnamesnelheid van slijtagepercentages is niet eens. Het neemt steeds langzamer af wanneer de straaldruk hoger is dan 10 MPa.

4.2 Redelijke mondstukstructuur kan de slijtvastheid van de gecementeerde hardmetalen bladen verbeteren. Bovendien zou het vergroten van de diameter van het straalmondstuk de slijtage van de bladen kunnen verminderen.

4.3 Oppervlakteanalyse toonde aan dat gecementeerde hardmetalen bladen bij het boren in kalksteen met een waterstraal een cirkelvormige werking vertonen van brosse breuk, korreluittrekking en polijsten, wat het materiaalverwijderingsproces in gang zet.

Vertrouw vandaag nog op ZZBETTER

Waterstraalbewerking is een van de snelst ontwikkelende bewerkingsprocessen. Veel industrieën hebben het proces overgenomen vanwege de hoge kwaliteit van het doorsnijden van diverse materialen. De milieuvriendelijkheid en het feit dat materialen tijdens het snijden niet door hitte worden vervormd.

Vanwege de hoge druk die tijdens het proces wordt gegenereerd, moet industrieel waterstraalsnijden in alle stadia van het snijden zorgvuldig worden behandeld door experts. Bij ZZBETTER kunt u ervaren experts vinden voor al uw behoeften op het gebied van waterstraalbewerking. We zijn ook een one-stop rapid prototyping-fabrikant, gespecialiseerd in CNC-bewerkingen, plaatbewerking, snel spuitgieten en verschillende soorten oppervlakteafwerkingen. Aarzel niet om contact met ons op te nemen en vraag vandaag nog een gratis offerte aan.

Als u geïnteresseerd bent in een hardmetalen waterstraalsnijbuis en meer informatie en details wilt, kunt u CONTACT MET ONS opnemen via telefoon of mail aan de linkerkant, of STUUR ONS MAIL onderaan de pagina.