Desgaste do bico de jato de água de carboneto de tungstênio

A perfuração de rocha dura com corte por jato de água é considerada uma maneira eficiente de melhorar a vida útil das lâminas de metal duro. Este artigo falará brevemente sobre o experimento sobre o desgaste do bico de jato de água de carboneto de tungstênio YG6 quando usado na perfuração de calcário. O resultado do experimento mostrará que a pressão do jato de água e o diâmetro do bico desempenham uma influência importante no desgaste do bico de corte por jato de água de carboneto de tungstênio.

1. Introdução do jato de água

Um jato de água é um feixe de líquido com alta velocidade e pressão e é usado para cortar, moldar ou cavar. Como o sistema de jato de água é simples e o custo não é muito caro, ele é amplamente utilizado para usinagem de metais e operações médicas. Metal duro é o material dominante em ferramentas de usinagem e mineração por sua combinação única de dureza, tenacidade e baixo custo. No entanto, a ferramenta de metal duro foi seriamente danificada na perfuração de rocha dura. Se um jato de água for usado para auxiliar a broca, ele pode impactar a rocha para reduzir a força da lâmina e trocar o calor para resfriar a temperatura da lâmina, portanto, seria uma maneira eficaz de melhorar a vida útil da lâmina de metal duro quando jato de água é usado na perfuração de balanço.

2. Materiais e procedimentos experimentais

2.1 Materiais

Os materiais usados ​​neste experimento são o bico de jato de água de carboneto cimentado YG6 e o ​​calcário de material duro.

2.2 Procedimentos experimentais

Este experimento foi realizado em temperatura ambiente e manteve a velocidade de perfuração em 120 mm/min e velocidade de laminação em 70 rotações/min por 30 min nos experimentos, com o objetivo de investigar a influência de diferentes parâmetros do jato de água, incluindo pressão do jato, diâmetro do bocal, sobre as características de desgaste do tubo de corte por jato de água de metal duro.

3 Resultados e discussão

3.1. Efeito da pressão do jato de água nas taxas de desgaste das lâminas de metal duro

É mostrado que a taxa de desgaste é bastante alta sem a ajuda do jato de água, mas as taxas de desgaste diminuem drasticamente quando o jato de água se junta. As taxas de desgaste diminuem quando a pressão do jato aumenta. No entanto, a taxa de desgaste diminui lentamente quando a pressão do jato é superior a 10 MPa.

As taxas de desgaste são afetadas pelo estresse mecânico e pela temperatura das pás, e o jato de água é útil para reduzir o estresse mecânico e a temperatura.

Uma pressão de jato mais alta também pode aumentar a eficiência da troca térmica para reduzir a temperatura de trabalho. A transferência de calor ocorre quando o jato de água flui pela superfície da lâmina, com efeito de resfriamento. Este processo de resfriamento pode ser considerado aproximadamente como o processo de transferência de calor por convecção fora de uma placa plana.

3.2. Efeito do diâmetro do bocal nas taxas de desgaste das lâminas de metal duro

Um diâmetro de bico maior significa uma área de impacto maior e mais força de impacto para o calcário, o que ajuda a reduzir a força mecânica na lâmina e diminuir o desgaste da mesma. É mostrado que as taxas de desgaste diminuem com o aumento do diâmetro do bocal da broca.

3.3. Mecanismo de desgaste da broca de lâmina de carboneto cimentado com jato de água

O tipo de falha das lâminas de metal duro na perfuração com jato de água não é o mesmo que na perfuração a seco. Nenhuma fratura grave é detectada nos experimentos de perfuração com jato de água sob o mesmo escopo de zoom e as superfícies mostram principalmente morfologia de desgaste.

Existem principalmente três razões para explicar os diferentes resultados. Em primeiro lugar, um jato de água pode efetivamente diminuir a temperatura da superfície e o estresse térmico. Em segundo lugar, o jato de água fornece força de impacto para quebrar o calcário e ajuda a diminuir a força mecânica na lâmina. Assim, a soma do estresse térmico e do estresse mecânico que pode induzir fraturas frágeis graves pode ser menor do que a resistência do material dea lâmina na perfuração com água. Em terceiro lugar, o jato de água com pressão mais alta pode formar uma camada de água comparativamente mais fria para lubrificar a lâmina e pode expulsar as partículas abrasivas duras da rocha como um polidor. Portanto, a superfície da lâmina na perfuração com jato de água é muito mais lisa do que na perfuração a seco, e a taxa de desgaste diminuirá enquanto a pressão do jato de água aumenta.

Embora uma ampla gama de fraturas frágeis seja evitada, ainda haverá danos superficiais nas lâminas na perfuração de rocha com jato de água.

O processo de desgaste de lâminas de metal duro na furação de calcário com jato d'água pode ser dividido em duas etapas. Inicialmente, em condições subaquáticas assistidas por jato, aparecem microfissuras na borda da pá, provavelmente causadas por abrasão mecânica local e tensão térmica induzida pela temperatura do flash. A fase Co é muito mais macia que a fase WC e é fácil de usar. Assim, quando a lâmina fresa a rocha, a fase Co é desgastada primeiro, e com as partículas lavadas pelo jato d'água, a porosidade entre os grãos é maior e a superfície da lâmina fica mais irregular.

Então, esse tipo de dano na microsuperfície se expande da borda para o centro da superfície da lâmina. E esse processo de polimento continua da borda ao centro da superfície da lâmina. Quando a broca perfura a rocha continuamente, a superfície polida nas bordas formará novas microfissuras que se estenderão até o centro da superfície da lâmina devido à abrasão mecânica e ao estresse térmico causado pela temperatura do flash.

Portanto, este processo de desbaste-polimento é repetido constantemente da borda para o centro da superfície da lâmina, e a lâmina ficará cada vez mais fina até que não possa mais funcionar.

4. Conclusão

4.1 A pressão do jato de água desempenha um papel importante nas taxas de desgaste das brocas de metal duro na perfuração de rocha com jato de água. As taxas de desgaste diminuem com o aumento da pressão do jato. Mas a velocidade de declínio das taxas de desgaste não é uniforme. Ele diminui cada vez mais lentamente quando a pressão do jato é superior a 10 MPa.

4.2 A estrutura razoável do bico pode melhorar a resistência ao desgaste das lâminas de metal duro. Além disso, aumentar o diâmetro do bocal do jato pode diminuir as taxas de desgaste das pás.

4.3 A análise de superfície demonstrou que lâminas de metal duro na perfuração de calcário com jato d'água apresentam ação circular de fratura frágil, arrancamento de grãos e polimento, o que induz o processo de remoção de material.

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