Durante la perforación de rocas, las barras de perforación están sujetas a tensiones alternas complejas causadas por impacto, torsión, flexión y otras cargas. La superficie del cuerpo de la varilla sufre una abrasión severa por las rocas, mientras que el orificio central sufre impacto y corrosión por el agua de la mina, lo que lleva a comportamientos de falla complejos. Como consumible para la perforación de rocas, la calidad de las barras de perforación R32 tiene un impacto sustancial en los costos de producción de la mina. Por lo tanto, es de gran importancia estabilizar y mejorar la calidad de fabricación de las barras de perforación.
I. Principales modos de falla de la varilla de perforación R32
Los principales modos de falla de las barras de perforación R32 se dividen en tres categorías: falla por desgaste de la rosca (ver Figura 1), falla por fractura en la zona de transición entre las roscas y el cuerpo de la varilla (ver Figura 2) y falla del cuerpo de la varilla (ver Figura 3, un caso menos común).
II. Análisis de problemas de calidad de la varilla de perforación R32
1. Defectos de material del acero hueco utilizado para las barras de perforación R32.
2. Defectos que incluyen mala rectitud y baja precisión dimensional del cuerpo de la varilla.
3. Diseño estructural irrazonable de las caras de los extremos de las barras de perforación y procesamiento no estándar , lo que resulta en un ajuste deficiente entre las caras de los extremos de las barras de perforación adyacentes.
4. Deficiencias en el diseño o procesamiento de las zonas de transición, que conducen a una baja precisión de las roscas, raíces de las roscas y zonas de transición, rayones en la superficie y alta concentración de tensiones en las zonas de transición.
5. Ajuste deficiente de la transición entre los hilos ondulados y los arcos de transición, lo que lleva a la concentración de tensiones.
6. Después del tratamiento térmico, la microestructura y la dureza de la capa superficial y el núcleo de la barra de perforación no cumplen con las especificaciones, lo que resulta en propiedades mecánicas integrales inferiores.
7. Restringidos por las limitaciones del equipo, no se pueden implementar tratamientos superficiales como granallado y tratamiento anticorrosión , lo que compromete el rendimiento mecánico general de las barras de perforación.
III. Medidas para mejorar la calidad de las barras de perforación R32
1. Estructura del cuerpo de la varilla
La forma estructural de los extremos y las ranuras de transición es un factor vital que influye en la calidad y vida útil de las barras de perforación. Diseñar y mecanizar estrictamente las caras de los extremos y las ranuras de transición de acuerdo con las normas es una forma eficaz de prevenir la fractura prematura de las barras de perforación R32.
2. Proceso de mecanizado
Controlar la rectitud del cuerpo de la varilla y estandarizar el mecanizado de las estructuras de las caras de los extremos de las roscas, así como los chaflanes de las caras de los extremos internos y externos, son medidas principales para garantizar la vida útil de las barras de perforación. La profundidad de las ranuras de transición y el radio de curvatura en los fondos de las ranuras ejercen el mayor impacto en el factor de concentración de tensiones y deben regularse estrictamente. Además, la plenitud de las roscas onduladas también es un determinante importante de la vida útil; Los hilos ondulados con volumen insuficiente tienen poco volumen y se desgastan rápidamente .
3. Proceso de tratamiento térmico
El proceso de tratamiento térmico común para las barras de perforación R32 es carburación + enfriamiento por aire + templado. Como técnica de tratamiento térmico químico, la carburación permite que elementos específicos de la atmósfera se infiltren en la superficie del acero mediante calentamiento y aislamiento térmico, modificando la composición química de la capa superficial y creando microestructuras y propiedades mecánicas distintas entre el núcleo y la capa superficial. Durante la carburación, una temperatura más alta, el potencial de carbono y la velocidad de cementación aceleran el proceso de cementación, mientras que los parámetros más bajos lo ralentizan. Un contenido de carbono excesivamente alto en la capa carburada produce carburos de red, lo que aumenta la fragilidad y la sensibilidad a las muescas. Después del enfriamiento, se forma martensita gruesa y austenita excesiva; La austenita superficial en la capa carburada afecta la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste de las barras de perforación. En consecuencia, la selección adecuada de los parámetros de cementación y tratamiento térmico es el factor más crítico que afecta la calidad de la varilla de perforación.
4. Granallado y Tratamiento Anticorrosión
El granallado y el tratamiento anticorrosión se encuentran entre las medidas clave para mejorar la calidad de las varillas de perforación con percutor de roca, ya que prolongan significativamente la vida a la fatiga y son procedimientos indispensables. En la actualidad, pocos fabricantes nacionales realizan tratamientos superficiales para las barras de perforación, lo que es una de las principales razones de la importante diferencia de calidad entre las barras de perforación nacionales y extranjeras.
IV. Conclusión
Las herramientas de perforación de rocas XTC imponen un control estricto sobre los eslabones de producción clave, incluido el mecanizado, el tratamiento térmico y el tratamiento de superficies para garantizar la calidad de fabricación. Nuestro objetivo es proporcionar a los clientes herramientas de perforación de rocas altamente resistentes al desgaste , resistentes a los impactos y de larga vida útil , contribuyendo al desarrollo eficiente de la industria minera mundial.