Beim Gesteinsbohren sind Bohrstangen komplexen Wechselbeanspruchungen durch Schlag, Torsion, Biegung und andere Belastungen ausgesetzt. Die Oberfläche des Stabkörpers ist starkem Abrieb durch Steine ausgesetzt, während die zentrale Bohrung Stößen und Korrosion durch Grubenwasser ausgesetzt ist, was zu einem komplexen Versagensverhalten führt. Als Verbrauchsmaterial für Gesteinsbohrungen hat die Qualität von R32-Bohrstangen einen erheblichen Einfluss auf die Produktionskosten im Bergwerk. Daher ist die Stabilisierung und Verbesserung der Fertigungsqualität von Bohrstangen von großer Bedeutung.
I. Hauptfehlermodi der R32-Bohrstange
Die Hauptversagensarten von R32-Bohrstangen lassen sich in drei Kategorien einteilen: Gewindeverschleißversagen (siehe Abbildung 1), Bruchversagen an der Übergangszone zwischen Gewinde und Gestängekörper (siehe Abbildung 2) und Gestängekörperversagen (siehe Abbildung 3, ein seltenerer Fall).
II. Qualitätsproblemanalyse der R32-Bohrstange
1. Materialfehler des Hohlstahls, der für R32-Bohrstangen verwendet wird.
2. Mängel, einschließlich schlechter Geradheit und geringer Maßhaltigkeit des Stabkörpers.
3. Unangemessene strukturelle Gestaltung der Endflächen der Bohrstangen und nicht standardmäßige Verarbeitung, was zu einer schlechten Passung zwischen benachbarten Endflächen der Bohrstangen führt.
4. Mängel bei der Gestaltung oder Verarbeitung von Übergangszonen, die zu geringer Präzision von Gewindegängen, Gewindewurzeln und Übergangszonen, Oberflächenkratzern und einer hohen Spannungskonzentration in Übergangszonen führen.
5. Schlechte Übergangspassung zwischen wellenförmigen Gewindegängen und Übergangsbögen, was zu Spannungskonzentrationen führt.
6. Nach der Wärmebehandlung entsprechen die Mikrostruktur und Härte der Oberflächenschicht und des Kerns der Bohrstange nicht den Spezifikationen, was zu schlechteren umfassenden mechanischen Eigenschaften führt.
7. Oberflächenbehandlungen wie Sandstrahlen und Korrosionsschutzbehandlungen können aufgrund von Ausrüstungsbeschränkungen nicht durchgeführt werden, was die mechanische Gesamtleistung der Bohrstangen beeinträchtigt.
III. Maßnahmen zur Verbesserung der Qualität von R32-Bohrstangen
1. Struktur des Stabkörpers
Die Strukturform von Stirnflächen und Übergangsnuten ist ein entscheidender Einflussfaktor auf die Qualität und Lebensdauer von Bohrstangen. Die strikte Gestaltung und Bearbeitung von Endflächen und Übergangsnuten gemäß den Normen ist eine wirksame Möglichkeit, vorzeitigen Bruch von R32-Bohrstangen zu verhindern.
2. Bearbeitungsprozess
Die Kontrolle der Geradheit des Stangenkörpers und die Standardisierung der Bearbeitung von Gewindestirnflächenstrukturen sowie inneren und äußeren Stirnflächenfasen sind primäre Maßnahmen zur Gewährleistung der Lebensdauer der Bohrstange. Die Tiefe der Übergangsnuten und der Krümmungsradius an den Nutböden haben den größten Einfluss auf den Spannungskonzentrationsfaktor und müssen streng reguliert werden. Darüber hinaus ist die Fülle wellenförmiger Fäden auch ein wesentlicher Faktor für die Lebensdauer; Wellenförmige Fäden mit unzureichender Fülle haben ein geringes Volumen und nutzen sich schnell ab.
3. Wärmebehandlungsprozess
Der übliche Wärmebehandlungsprozess für R32-Bohrstangen ist Aufkohlen + Luftkühlung + Anlassen. Als chemische Wärmebehandlungstechnik ermöglicht das Aufkohlen, dass bestimmte Elemente in der Atmosphäre durch Erhitzen und Wärmeisolierung in die Stahloberfläche eindringen, die chemische Zusammensetzung der Oberflächenschicht verändern und unterschiedliche Mikrostrukturen und mechanische Eigenschaften zwischen dem Kern und der Oberflächenschicht erzeugen. Während der Aufkohlung beschleunigen höhere Temperatur, höheres Kohlenstoffpotential und Aufkohlungsgeschwindigkeit den Aufkohlungsprozess, während niedrigere Parameter ihn verlangsamen. Ein zu hoher Kohlenstoffgehalt in der aufgekohlten Schicht führt zu Netzwerkkarbiden, die die Sprödigkeit und Kerbempfindlichkeit erhöhen. Nach dem Abschrecken bilden sich grober Martensit und überschüssiger Austenit; Oberflächenaustenit in der aufgekohlten Schicht beeinträchtigt die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit von Bohrstangen. Dementsprechend ist die richtige Auswahl der Aufkohlungs- und Wärmebehandlungsparameter der kritischste Faktor für die Bohrstangenqualität.
4. Strahlen und Korrosionsschutzbehandlung
Kugelstrahlen und Korrosionsschutzbehandlungen gehören zu den wichtigsten Maßnahmen zur Verbesserung der Qualität von Gesteinshammerbohrstangen, da sie die Ermüdungslebensdauer erheblich verlängern und unverzichtbare Verfahren sind. Derzeit führen nur wenige inländische Hersteller eine Oberflächenbehandlung für Bohrstangen durch, was ein wesentlicher Grund für den erheblichen Qualitätsunterschied zwischen inländischen und ausländischen Bohrstangen ist.
IV. Abschluss
XTC-Gesteinsbohrwerkzeuge erzwingen eine strikte Kontrolle wichtiger Produktionsverbindungen, einschließlich Bearbeitung, Wärmebehandlung und Oberflächenbehandlung, um die Fertigungsqualität sicherzustellen. Unser Ziel ist es , unseren Kunden hochverschleißfeste , schlagfeste und langlebige Gesteinsbohrwerkzeuge anzubieten und so zur effizienten Entwicklung der globalen Bergbauindustrie beizutragen.