硬質合金潛孔鑽結構設計

隨著爆破工程以及採掘技術的發展，硬質合金潛孔鑽因其高硬度、高強度以及優良的耐磨耐蝕能力，在相關領域迅速得到了推廣和使用。但是隨著工況日益複雜以及在工作過程中的不可控性和不可預見性，硬質合金潛孔鑽頭在使用過程中極其容易出現各種不同形式的破壞，嚴重影響了鑽頭的使用壽命。通過長期的實驗以及工作實踐，研究人員發現影響鑽頭工作性能及使用壽命的因素除了工作環境、操作方式、壓力以及地質結構等外在因素以及鑽頭自身材料和球齒性能外，鑽頭的結構也是其中一個重要的影響因素。

要得到較為科學合理的潛孔鑽結構設計，首先我們需要瞭解硬質合金潛孔鑽的破岩機理。其主要通過傳遞來自衝擊器產生的應力衝擊波不斷高頻衝擊岩石表面。岩石在衝擊作用下產生放射形裂紋源而發生破裂，在鑽杆旋轉作用下產生擠壓破碎作用直接將岩石切除。鑽孔掘進是鑽頭高頻衝擊與連續刮削共同作用的結果。與此同時，在高壓氣流的作用下，破碎後的岩屑被不斷吹出孔外，從而達到鑽進的目的。硬質合金潛孔鑽頭主要由鋼體基體、釺尾尼龍管和參與切削作用的硬質合金球齒以及排粉吹風系統組成。鋼基體主要承擔傳遞應力衝擊波、保持和固定合金齒以及傳遞扭矩的角色。而硬質合金齒則主要承擔來自衝擊器的高頻應力波並直接將其傳遞到岩石表面，進行切削。在設計加工時需要注重各個要素之間的配合關係。其中的間隙配合顯得尤為重要，間隙的存在使得鑽頭在使用過程中極易受到來自衝擊器花鍵套附加的瞬間周向衝擊力。間隙越大則衝擊作用愈明顯，當這種周向衝擊力所產生的剪切力達到峰值加上高頻軸向衝擊力引起的正應力超過基體材料的許用應力時，則很容易發生基體的斷裂和合金齒的斷裂現象，使用壽命受到極大影響。

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