硬質合金—聚晶金剛石複合球齒抗衝擊性能分析

硬質合金—聚晶金剛石複合球齒是以硬質合金為基體，並在硬質合金球齒基體上進行打孔鑲焊上聚晶金剛石。這樣一來就使得該種複合球齒不僅具有硬質合金良好的硬度和抗衝擊性，而且原本耐磨性的短板也被聚晶金剛石所彌補。從理論上分析，硬質合金—聚晶金剛石複合球齒能夠良好地適應潛孔鑽頭對抗衝擊能力的要求。相關研究人員設計了室內抗衝擊試驗，其採用經計算所得出的潛孔鑽頭球齒在現場施工狀態下所承受的衝擊功對花崗岩進行衝擊，該衝擊試驗在最大程度上模擬了硬質合金—聚晶金剛石複合球齒作為潛孔鑽頭球齒的實際工作環境。

試驗使用硬質合金—聚晶金剛石複合球齒參照φ115潛孔鑽頭直徑為φ16mm的邊齒，通過對比鑲焊不同數量的聚晶金剛石（1-4）的複合球齒分別以30J、50J、70J為衝擊功進行衝擊，衝擊的次數為100次。若硬質合金—聚晶金剛石複合球齒在該衝擊功所衝擊的100次內未發生破裂，則認為該衝擊功在硬質合金—聚晶金剛石複合球齒抗衝擊性的安全值之內。此後再結合不同類型潛孔鑽頭對球齒抗衝擊性的要求，就能夠較為嚴謹地得出硬質合金—聚晶金剛石複合球齒能否滿足相應潛孔鑽頭對球齒抗衝擊能力的要求。該實驗的另一個目的就是通過實驗資料表明聚晶金剛石的個數對硬質合金—聚晶金剛石複合球齒抗衝擊性能的影響，通過在硬質合金基體上打上較多的孔，鑲焊一定數量的聚晶金剛石能夠有效提高硬質合金球齒的耐磨性。鑲焊1-4顆聚晶金剛石的硬質合金—聚晶金剛石複合球齒的示意圖如下：

從圖中我們可以較清晰地看出聚晶金剛石對稱分佈在硬質合金球齒齒尖四周，一般來說尖部所承受的衝擊應力最高，因此硬質合金基體尖部通常不鑲焊聚晶金剛石很大程度上就是為了避免聚晶金剛石受到較強的衝擊力作用而發生破損。實驗結果表明鑲焊1顆聚晶金剛石的硬質合金—聚晶金剛石複合球齒在30J-70J的衝擊作用下並未發生破裂，即在抗衝擊性的安全值之內。而對於直徑φ16mm的高風壓潛孔鑽頭在現場作業中承受的衝擊功的大致範圍也落在這一範圍內，因此可以認為鑲焊1顆聚晶金剛石硬質合金—聚晶金剛石複合球齒能夠符合潛孔鑽頭的使用要求。而當硬質合金基體打孔超過3個時，其抗衝擊性能明顯受到了削弱，在衝擊功大於50J時開始發生破損。所以，對於硬質合金—聚晶金剛石複合球齒來說，並不是聚晶金剛石的個數越多越好，其效果呈正態分佈有一個最佳的匹配範圍，從實驗結果上看1-3顆最佳，超過了3顆球齒的抗衝擊能力開始下降，無法達到潛孔鑽頭的抗衝擊能力要求。

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