硬質合金球齒—齒形優化

常見的硬質合金球齒的齒形多為圓頭形、彈頭形，但是在使用過程中，常規的圓頭形硬質合金球齒很容易發生鈍化，從而影響掘進的效率；而彈頭形硬質合金球齒由於齒冠尖細且齒冠球半徑較小，因而在大衝擊功或岩層較為堅硬的情況下，容易因基體強度不足而發生破碎。因此，硬質合金球齒的齒形結構對其使用性能上有著較大影響，對球齒的齒形結構進行優化也成為了相關研究人員的研究方向之一。

基於球形壓模破岩有效機理和彎曲應力恒等理論，國內的研究人員設計出了耐鈍性硬質合金球齒。這種球齒結合了圓頭齒和彈頭齒二者的優勢，齒頭由球冠形體和近似圓錐體組成；其中球冠形體進行球形壓模破岩，近似圓錐體進行楔形壓模破岩，球形壓模在前破岩為主，楔形壓模在後破岩為輔，形成了共同破岩的良好效果。此外，通過分析球形壓模和楔形壓模下岩石的應力分佈規律，證明了耐鈍硬質合金球齒的破岩效果更好、鑽速更快、抗衝擊韌性更好、不易鈍化。有實驗資料表明採用耐鈍硬質合金齒的潛孔鑽頭壽命和平均鑽速分別比彈頭齒鑽頭高36%和28%。另一種優化球齒則採用前級超硬球體和二級超硬球體組成，在前級超硬球體破碎岩石後產生剪切體；當鑽頭再衝擊岩石時，第二級超硬球體衝擊剪切體，對岩石重複破碎。這就使得硬質合金球齒鑽頭在鑽進較長進尺時不需提鑽以及對鑽頭進行出刃處理，還能保持良好的碎岩能力和自銳性能。

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