新型硬质合金钻头的关键部件——硬质合金喷嘴

喷嘴是新型硬质合金钻头的关键部件，其性能直接决定钻头的破岩效率。由于喷嘴安装在新型硬质合金钻头内部，其长度和外径受到限制，现有的工业喷嘴设计标准仅适用于不受限制的条件，因此喷嘴的设计必须能够产生最佳的冲孔效果。喷气式飞机。在喷嘴尺寸有限的特殊工程背景下，喷嘴设计需满足以下要求：

① 要求射流的冲击力越大越好，这样才能破碎坚硬的岩石。同时还要求射流尽可能密集，这样可以有效避免前钻头对射流的干扰。射流的密度是指射流离开喷嘴后，会聚较好，射流的扩散角较小。但同时也要求射流冲蚀的孔径足够大，以便引导钻头能够对岩石进行预破碎，并能更大程度地减小工具的受力。

射流离开喷嘴后的基本形状：主要包括初始段和基本段，基本段之后有一个耗散段，但该段射流已破碎成水滴。初始段存在圆锥形等动力流核区域，仍保持初始注射速度。各段在实际工程应用中具有不同的功能，初始段适用于材料切割和破碎，基本段适用于表面处理、清洁、除锈等，消散段主要用于冷却和除尘。在这项研究中，射流的核心部分主要用于破碎岩石。因此，喷嘴设计应使射流的核心段尽可能长，这样可以使射流在更远的距离上具有更强的冲蚀能力。较长的等速核心使磨料离开喷嘴后能够继续加速，从而提高磨料颗粒的速度。射流的密度主要与喷嘴的收缩角有关，在喷嘴的设计中应选择合适的喷嘴收缩角。

②保证喷嘴的寿命能满足工程要求。通过合理的结构设计和材料选择，使喷嘴的使用寿命与钻头的寿命相匹配，同时考虑经济性，在价格合理的基础上选择符合要求的材料。

②喷嘴是液固两相高速流动，喷嘴磨损很快，因此喷嘴的材料有较高的要求，喷嘴应具有机械强度和良好的耐磨性和耐腐蚀性。目前常用的是碳化钨、金刚石、人造宝石材料。硬质合金喷嘴的硬度可达HRC93，抗压强度可达6000MPa，具有很强的耐磨性。碳化钨喷嘴采用粉末冶金方法制造，喷嘴采用钢模成型。

③金刚石硬度很高，莫氏硬度为10，且抗气蚀破坏能力强，寿命比硬质合金长，但由于质地坚硬，抛光精度较低，喷射质量与硬质合金喷嘴相似，价格贵很多，考虑经济可以放弃这种材料。人造宝石的种类很多，如蓝宝石、红宝石等。硬度高，抗水射流磨损能力强，但属脆性材料，易破碎。综合喷嘴的质量、加工难度、价格、成本，我公司采用碳化钨材料制造喷嘴。

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