Износ сопла гидроабразивной резки из карбида вольфрама

Бурение твердых пород с помощью гидроабразивной резки считается эффективным способом увеличения срока службы лезвий из цементированного карбида. В данной статье будет кратко рассказано об эксперименте по износу карбид-вольфрамового водоструйного сопла YG6 при его использовании при бурении известняка. Результат эксперимента покажет, что давление гидроабразивной резки и диаметр сопла играют важную роль в износе сопла гидроабразивной резки из карбида вольфрама.

1. Внедрение гидроабразивной резки

Гидроабразивная струя представляет собой жидкий луч с высокой скоростью и давлением, который используется для резки, придания формы или обрушения. Поскольку водоструйная система проста и не очень дорога, она широко используется для обработки металлов и медицинских операций. Цементированный карбид является доминирующим материалом в инструментах для обработки и добычи полезных ископаемых из-за его уникального сочетания твердости, ударной вязкости и недорогой цены. Однако инструмент из цементированного карбида был серьезно поврежден при бурении твердых пород. Если для помощи буровому долоту используется струя воды, она может воздействовать на горную породу, уменьшая усилие от лезвия и обменивая тепло на охлаждение лезвия, поэтому это будет эффективным способом увеличить срок службы лезвия из цементированного карбида, когда водяная струя используется при бурении качалкой.

2. Материалы и экспериментальные методики

2.1 Материалы

Материалы, используемые в этом эксперименте, представляют собой сопло для гидроабразивной резки из цементированного карбида YG6 и твердый известняк.

2.2 Экспериментальные процедуры

Этот эксперимент проводился при комнатной температуре, скорость сверления 120 мм/мин и скорость прокатки 70 об/мин в течение 30 минут в экспериментах, направленных на изучение влияния различных параметров водяной струи, включая давление струи, диаметр сопла, на характеристики износа трубы для гидроабразивной резки из цементированного карбида.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Влияние давления водяной струи на скорость износа лезвий из цементированного карбида

Показано, что скорость изнашивания достаточно высока без помощи струи воды, но при присоединении струи воды скорость изнашивания резко снижается. Скорость износа уменьшается при увеличении напора струи. Тем не менее скорость изнашивания медленно снижается при давлении струи более 10 МПа.

На скорость износа влияют механическое напряжение и температура лезвий, а струя воды помогает снизить механическое напряжение и температуру.

Более высокое давление струи также может повысить эффективность теплообмена, чтобы снизить рабочую температуру. Теплопередача происходит, когда струя воды проходит через поверхность лопасти с охлаждающим эффектом. Этот процесс охлаждения приближенно можно рассматривать как процесс конвективного теплообмена вне плоской пластины.

3.2. Влияние диаметра сопла на скорость износа лезвий из цементированного карбида

Больший диаметр сопла означает большую площадь удара и большую силу удара по известняку, что помогает уменьшить механическую нагрузку на лезвие и уменьшить его износ. Показано, что скорость износа уменьшается с увеличением диаметра сопла бурового долота.

3.3. Механизм износа твердосплавного лопастного бура с водометной струей

Тип разрушения лопастей из цементированного карбида при бурении с водяной струей не такой, как при бурении без воды. В экспериментах по бурению водяной струей при том же увеличении не обнаружено серьезных трещин, а поверхности в основном имеют морфологию износа.

Существуют в основном три причины, объясняющие разные результаты. Во-первых, струя воды может эффективно снизить температуру поверхности и тепловое напряжение. Во-вторых, струя воды создает ударную силу для раскалывания известняка и помогает уменьшить механическую нагрузку на лезвие. Таким образом, сумма термического напряжения и механического напряжения, которые могут вызвать серьезные хрупкие разрушения, может быть ниже, чем прочность материалалезвие в бурении с водой. В-третьих, струя воды с более высоким напором могла образовывать сравнительно более холодный слой воды для смазки лезвия и могла отталкивать твердые абразивные частицы в скале, как полировальный станок. Таким образом, поверхность лопасти при гидроабразивном бурении намного более гладкая, чем при сухом бурении, и скорость износа будет уменьшаться по мере увеличения давления водяной струи.

Несмотря на то, что удается избежать широкого спектра хрупких изломов, при бурении горных пород водяной струей на лопастях все же будут иметь место повреждения поверхности.

Процесс изнашивания лопастей из цементированного карбида при бурении известняка водометом можно разделить на две стадии. Первоначально в условиях подводной струи на кромке лопасти появляются микротрещины, вероятно, вызванные местным механическим истиранием и термическим напряжением, вызванным температурой вспышки. Фаза Co намного мягче, чем фаза WC, и ее легко носить. Поэтому, когда лезвие измельчает породу, сначала изнашивается фаза Со, а с частицами, смываемыми струей воды, пористость между зернами увеличивается, и поверхность лезвия становится более неровной.

Затем этот вид микроповерхностного повреждения распространяется от края к центру поверхности лезвия. И этот процесс полировки продолжается от края к центру поверхности лезвия. Когда буровое долото непрерывно врезается в горную породу, полированная поверхность по краям образует новые микротрещины, которые затем распространяются к центру поверхности лезвия из-за механического истирания и термического напряжения, вызванного температурой вспышки.

Поэтому этот процесс черновой полировки постоянно повторяется от края к центру поверхности лезвия, и лезвие будет становиться все тоньше и тоньше, пока не перестанет работать.

4. Вывод

4.1 Давление водяной струи играет важную роль в скорости износа твердосплавных сверл при бурении горных пород водяной струей. Скорость износа уменьшается с увеличением давления струи. Но скорость снижения скорости износа неравномерна. Оно снижается все медленнее, когда давление струи превышает 10 МПа.

4.2 Разумная конструкция сопла может повысить износостойкость лезвий из цементированного карбида. Кроме того, увеличение диаметра струйного сопла может снизить скорость износа лопастей.

4.3 Анализ поверхности показал, что лезвия из цементированного карбида при бурении известняка водяной струей демонстрируют круговое действие хрупкого разрушения, вырывания зерна и полировки, что вызывает процесс удаления материала.

Положитесь на ZZBETTER сегодня

Гидроабразивная обработка является одним из наиболее быстро развивающихся процессов механической обработки. Многие отрасли промышленности приняли этот процесс из-за высокого качества резки различных материалов. Его экологичность, а также то, что материалы не деформируются под воздействием тепла при резке.

Из-за высокого давления, создаваемого во время процесса, промышленная гидроабразивная резка должна выполняться специалистами с осторожностью на всех этапах резки. В ZZBETTER вы можете нанять опытных специалистов для решения всех ваших задач гидроабразивной обработки. Мы также являемся универсальным производителем быстрого прототипирования, специализирующимся на обработке с ЧПУ, производстве листового металла, быстром литье под давлением и различных типах обработки поверхности. Не стесняйтесь обращаться к нам и получить бесплатное предложение сегодня.

Если вас интересует труба для гидроабразивной резки из карбида вольфрама и вам нужна дополнительная информация и подробности, вы можете СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ по телефону или почте слева или ОТПРАВИТЬ НАМ ПО ПОЧТЕ внизу страницы.