針狀硬質合金鉆頭是我國鉆探工程改革開放以來發展起來的一項新技術。在中硬巖層中使用這種技術,比普通硬質合金和鋼粒鉆進具有效率高、質量好、成本低、鋼材消耗少等優越性。針狀硬質合金鉆頭與金剛石鉆進配套實施分層鉆進,對于大力推廣小口徑金剛石鉆進具有重要的意義。
針狀硬質合金鉆頭的優點
多年來的生產實踐證明,采用針狀硬質合金鉆頭,具有很多優點,主要體現在以下幾方面:
1、鉆進效率高
針狀硬質合金鉆頭有自磨出刃的特點,克取巖石的自由面多,有利于破碎巖石。
在6~7級巖層中鉆進,比普通硬質合金鉆進提高效率1倍左右。
2、鉆孔質量好
孔徑規則均勻,鉆孔彎曲度小。6~7級石灰巖巖心采取率可達80%~90%。
3、鉆頭壽命長
Φ56mm針狀合金鉆頭在7級石灰巖地層鉆進,平均鉆頭壽命9.92m,比普通硬質
合金鉆頭壽命高3~5倍,最高鉆頭壽命達23.98。
4、鋼材消耗少
針狀合金鉆進,每米進尺鉆頭與磨料成本比普通硬質合金鉆進減少60%。
5、鉆頭材料來源可重復使用
鉆頭制造成本低,一個鉆頭可重復使用2~3次。
6、操作方便
勞動強度小,孔內清潔,安全性比較好。
7、能與金剛石鉆頭配合,實施分層鉆進
在某些6~7級與部分8級巖層使用針狀合金鉆進,能取得較好的效果,擴大了
硬質合金鉆進的應用范圍。
針狀硬質合金鉆頭是把燒結好的針狀合金塊鑲焊到空白鉆頭上。它由針狀合金、胎體和鉆頭體三部分組成,基本結構如圖所示。
1、針狀合金塊的加工
針狀合金使用的牌號有 YG8、YG6、YG4C、YA6 等。抗彎強度大于1.4GPa ,硬度HRA 大88于 。針狀合金直徑1.8~2.2mm ,針狀合金長度10~16mm。鉆頭的外徑與內徑采用長度12~16mm的合金,有利于保徑。胎體唇面中間采用長度10~12mm的合金。胎體材料用鐵粉、銅粉與硬脂酸鋅等粉末原料均勻混合而成。鐵粉在胎體中起骨架作用,銅粉為粘結金屬,燒結時將鐵粉顆粒粘連在一起,并能很好地焊接針狀合金。硬脂酸鋅是潤滑劑,能提高胎體成型性能。胎體配方:鐵粉70%~80% 、銅粉30%~20%,硬脂酸鋅加入混合總量的0.5%~1% 。
2、鉆頭的組裝
按照不同直徑將胎體與鉆頭體進行組裝和鑲焊。根據配套鉆具的需要可采用下表:
所示的鉆頭直徑系列的具體尺寸。
鉆頭組裝時,應注意下面幾個問題:
(1)鉆頭體上鑲嵌胎塊的槽,可在銑床或刨床上加工,其寬度應與胎體寬度相吻
合,不必留任何間隙。
(2)應該將厚度相同的胎塊鑲嵌在同一鉆頭上。保證各胎塊內外徑一致,防止內
外徑磨損過快,影響鉆頭使用壽命。為此,應采用心子定位法。
(3)認真測量鉆頭外徑,其誤差應控制在0.3mm以內。
(4)鑲焊溫度應控制在930~1100℃。噴槍火焰不得直接對住胎體,以免破壞胎
體性能。
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