钎尾破断失效的形式.doc

河南矿山机械配件有限公司

钎尾破断失效的形式
2012
河南省矿山机械配件有限公司技术部
河南省矿山机械配件有限公司
2012-7-19

钎尾破断失效的形式
钎尾的破断失效主要有以下几种形式：
首先第一种就是“炸顶”“炸顶”失效，就是钎杆在钻凿过程中，其钎尾尾柄端部产生局部崩落，形成残缺端面，致使凿岩机活塞端面不能与钎尾尾柄端面进行正常接触，凿岩机的冲击能量无法通过钎杆尾柄传递给钎杆和钎头破碎岩石而告失效。
钎尾尾柄端部“炸顶”，一般具有三种类型的断口形态，即圆形环崩落、45。角崩落和轴向裂纹引起的疲劳破坏。其形成过程大致如下：首先，尾柄端面在高频率冲击接触应力的作用下，表层金属发生弹形变形，变形金属的径向流动（向外与向内孔方向）引起表层中部产生径向交变拉应力。同时，由于凿岩机活塞端面的凹
陷，使之与钎尾端面产生不均匀接触，在表面产生剪切应力。这些应力反复作用一定周次后，变形量增加，在尾柄壁厚中心部分，首先发生塑性耗竭，产生表面裂纹。裂纹形成后，在表层正断应力及液体的尖劈作用下，如图4 - 47所示，继续扩展。所谓液体尖劈作用是指钎杆钻凿时，其尾柄端部存在、大量水及油的混合液体。由于毛细管的作用，液体浸入到已形成的裂纹中去，使裂纹尖端处形成液楔（有人称之为水刀）。当活塞冲击尾柄端面时，液体来不及逃逸而被压向裂纹尖端。从而使裂纹的内表面受到巨大的压力，导致裂纹继续地扩展。截齿
就现在锥体采用轧后冷车削成型工艺，制造椎体的效率变得更高，现在国际上这一技术还不是很成熟，会有一些小问题，但是制造效率高，成本低，价格也就更合理。具体工艺就是以下： 锥体采用轧后冷车削成型，880℃感应加热，500℃感应回火，其HRC41—47。该组锥体钻凿一次性寿命平均为148.7m。其中，有一支进尺到140m钎头炸裤，锥体小端冲坏。还有一支在锥体与锥孔结合面靠近锥体根部约6～7mm处出现横向裂纹，其长度约占端面直径的2/3左右，未破断。
采用中频感应加热陕速回火工艺，其优点是温升时间短，碳化物还来不及聚集到马氏体的边界处，较均匀地分布在马氏体和残余奥氏体等组织中。可以降低第一类回火脆性，促使锥体的冲击韧性比普通回火有较显著的提高。同时，易于实现钎杆生产自动化作业。
矿山机械配件中照成钎杆椎体破断失效的原因有很多，拥堵问题是一个很大因数。就现在使用锥体采用轧后冷车削成型工艺来看，其中钎杆椎体在生产的过程中就其在井下作业时，钎杆锥体的井下钻凿与试验台钻凿一次性寿命对比的数据表明，采用轧后冷车削成型，经感应加热900℃风冷处理工艺，其硬度在HRC30左右。这一组钻凿平均寿命达28，34一（约140mk）。右）。从其失效形式来看，出现了锥体打堆和锥体根部被撬断等现象，说明其强度较差。但试验数据均稳定在同一寿命水平上，表明了该工艺的实际钻凿寿命指标。风钻杆
锥体采用轧后冷车削成型，经感应加热850℃油淬，320℃盐炉回火1h，其硬度约HRC48～53。此组锥体的平均寿命为101. 2m，从试验看出，锥体小端端面出现局部脆裂现象。这说明锥体的硬度偏高，易于发生脆性破断，造成锥体早期失效。