針狀硬質合金鑽頭是我國鑽探工程改革開放以來發展起來的一項新技術。在中硬岩層中使用這種技術,比普通硬質合金和鋼粒鑽進具有效率高、品質好、成本低、鋼材消耗少等優越性。針狀硬質合金鑽頭與金剛石鑽進配套實施分層鑽進,對於大力推廣小口徑金剛石鑽進具有重要的意義。
針狀硬質合金鑽頭的優點
多年來的生產實踐證明,採用針狀硬質合金鑽頭,具有很多優點,主要體現在以下幾方面:
1、鑽進效率高
針狀硬質合金鑽頭有自磨出刃的特點,克取岩石的自由面多,有利於破碎岩石。
在6~7級岩層中鑽進,比普通硬質合金鑽進提高效率1倍左右。
2、鑽孔品質好
孔徑規則均勻,鑽孔彎曲度小。6~7級石灰岩岩心採取率可達80%~90%。
3、鑽頭壽命長
Φ56mm針狀合金鑽頭在7級石灰岩地層鑽進,平均鑽頭壽命9.92m,比普通硬質
合金鑽頭壽命高3~5倍,最高鑽頭壽命達23.98。
4、鋼材消耗少
針狀合金鑽進,每米進尺鑽頭與磨料成本比普通硬質合金鑽進減少60%。
5、鑽頭材料來源可重複使用
鑽頭製造成本低,一個鑽頭可重複使用2~3次。
6、操作方便
勞動強度小,孔內清潔,安全性比較好。
7、能與金剛石鑽頭配合,實施分層鑽進
在某些6~7級與部分8級岩層使用針狀合金鑽進,能取得較好的效果,擴大了
硬質合金鑽進的應用範圍。
針狀硬質合金鑽頭是把燒結好的針狀合金塊鑲焊到空白鑽頭上。它由針狀合金、胎體和鑽頭體三部分組成,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。抗彎強度大於1.4GPa ,硬度HRA 大88於 。針狀合金直徑1.8~2.2mm ,針狀合金長度10~16mm。鑽頭的外徑與內徑採用長度12~16mm的合金,有利於保徑。胎體唇面中間採用長度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,並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、鑽頭的組裝
按照不同直徑將胎體與鑽頭體進行組裝和鑲焊。根據配套鑽具的需要可採用下表:
所示的鑽頭直徑系列的具體尺寸。
鑽頭組裝時,應注意下面幾個問題:
(1)鑽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鑽頭上。保證各胎塊內外徑一致,防止內
外徑磨損過快,影響鑽頭使用壽命。為此,應採用心子定位法。
(3)認真測量鑽頭外徑,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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