硬質合金球齒—洛氏硬度檢測

目前使用較為廣泛的幾種普通壓痕硬度試驗包括洛氏硬度、布氏硬度(HB)、維氏硬度(HV)、顯微維氏硬度等等。布氏硬度(HB)與洛氏硬度最大的區別在於它的測試壓頭為鋼球,而洛氏硬度計採用的測試頭為金剛石。所以HB測試標準一般用於材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火後的鋼鐵;維氏硬度則適用於較大工件、較深表面層以及薄層工件的硬度測定;而洛氏硬度被廣泛運用於硬質合金球齒的硬度檢測。洛氏硬度是沒有單位的,它是一個無綱量的力學性能指標,其最常見的硬度尺規有A、B、C三種,通常記作HRA、HRB、HRC。而硬質合金球齒的硬度檢測方法採用的就是洛氏硬度中的HRA。HRA,即Rockwell Hardness A,它採用的初始壓力為98.07N(合10kgf),使用的是頂角120°金剛石球錐菱形壓頭或直徑為1.59、3.18mm的鋼球,然後加壓至588.4N(合60kgf),最後根據壓痕深度計算硬度值。HRA的測量範圍是20-88HRA,它們之間的換算關係為:27HRA≈30HRB,60HRA≈100HRB≈20HRC,85.6HRA≈68HRC。

雖然該檢測標準測試範圍涵蓋了從軟鋼(HRB)、硬鋼(HRC)到硬質合金的硬度範圍,但是在實際操作中HRA尺規很少用於測試軟鋼,主要還是用於測試薄硬鋼板、深層滲碳鋼和硬質合金。在測量的過程中,通常不取第一個值,而是取後三次檢測的平均值。每次測量的點位置距離應在5mm以上,誤差一般在0.3HRA以內,超出0.3HRA則以區間的形式表示。隨著原料的不斷細晶化以及生產工藝的不斷優化,有些硬質合金材料已經達到了93-94HRA,超出了20-88HRA的測量範圍,工程上超出HRA最高的測量範圍已成為慣例。此外,HRA尺規可以在無法辨別試樣為軟鋼或硬鋼時用來測試,若硬度值小於60HRB可改用HRB尺規,若硬度值大於60HRA可改用HRC尺規。

硬質合金球齒

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鎢加熱子國家標準——壽命試驗條件

鎢加熱子氧化是指鎢絲會與空氣中的氧氣發生反應,有可能會導致斷裂,從而縮短其使用壽命。鎢具有高熔點、高電阻、高強度、低蒸發壓力,適合制熱元件。將膜材料(鋁、鉻、銦等)在真空電鍍機、高真空、加熱元件(鎢加熱器)下會蒸發,使得膜變成閃亮美麗的膜。

一般來說,該鎢製品的使用壽命是多於300次的,但是如果操作不當,還沒到這個次數,加熱子就會變色發黃,然後在加熱子中部就會產生不規則的裂縫從而無法正常進行蒸鋁的過程。掌握好鎢絞絲加熱子的使用壽命可以大大降低工廠生產成本,還能一定程度上保證後續蒸鍍品質。

根據中華人民共和國SJT 11063-1996的國家標準,鎢絞絲加熱子使用壽命試驗條件按照試驗設備的不同分為3種。

一:試驗設備為日本大亞真空技術研究株式會社製造,編號379493的試驗條件為:

1.真空度:1.33×10-2Pa;
2.電流:60~100A;
3.電壓:預熱3.5~5.0V,蒸發5.5~8.0V;
4.蒸發時間:預熱18~21s,蒸發16~25s;
5.插鋁量:100~120mg;
6.鋁絲純度:99.99%。

二:試驗設備為DMW-1350型旋轉式真空鍍膜機的實驗條件:

1.真空度:1.33×10-2Pa;
2.電流:90A;
3.電壓: 8.0V;
4.蒸發時間:1~1.5min;
5.插鋁量:0.4~0.7g;
6.鋁絲純度:99.45%~99.99%。

三:試驗設備為DM-670F型真空鍍膜機的實驗條件:

1.真空度:≥6.65×10-2Pa;
2.蒸發電流:0.6~0.9kA;
3.蒸發電壓:120~170V;
4.蒸發時間:1min;
5.插鋁量:0.3~0.4g;
6.鋁絲純度: 99.99%。

鎢加熱子

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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。

硬質合金潛孔鑽

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WO3基臭氧氣敏感測器

臭氧(O3)又稱為超氧,是氧氣(O2)的同素異形體,在常溫下,它是一種有特殊臭味的淡藍色氣體。臭氧具有青草的味道,吸入過量對人體健康有一定危害。由於臭氧具有非常強的氧化性,它在消毒殺菌等方面發揮良好的作用,如家用臭氧消毒櫃,空氣除味與殺菌等。然而,也正是臭氧的強氧化性,它也同時具有毒性和腐蝕性,會刺激和損害眼睛、呼吸系統等黏膜組織。

三氧化鎢和O3氣敏感測器
 
近年來隨著空氣污染日益受到關注,臭氧污染也逐漸為人們所知。臭氧污染具有很大的迷惑性,因為它往往在風和日麗天空晴朗時發生,人們置身於其中,卻根本意識不到,還以為空氣特好。我國對臭氧濃度上限值做了規定,具體為:一級120μg/m3;二級160μg/m3;三級200μg/m3;而當空氣中的臭氧濃度超過205μg/m3時,會對人體產生嚴重危害。另外,臭氧污染也會造成植物葉片壞死、脫落、長漂白斑、生長受抑制,從而造成農作物減產;臭氧還會造成材料褪色、照片褪光,輪胎老化等,而引起經濟損失。因而,在特定環境中,對於臭氧含量的檢測是非常有必要的,對臭氧氣敏感測器的研究顯得尤為重要。
 
研究發現,WO3對臭氧具有良好的氣敏性能,Cantalini等通過溶膠-凝膠法、真空熱蒸發和濺射沉積技術製備了WO3薄膜氣敏感測器,實驗發現,該種薄膜在工作溫度為200~400°C時可以檢測21.4~342.4μg/m3的臭氧,具有良好的信號再現性。Bendahan等在不同氧含量(18%~65%)的環境下,採用反應磁控濺射技術製備WO3薄膜,並發現該種氣敏感測器在150°C下對臭氧有很好的回應性,並且,跟其它臭氧感測器相比,具有更短的回應-恢復時間。
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硬質合金潛孔鑽排粉吹風系統

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。在球齒的高頻衝擊作用和連續刮削作用下會產生細小的岩屑,若岩屑發生堆積,則會加大硬質合金球齒的磨損,影響其使用壽命,降低了整體掘進的效率。因此,硬質合金潛孔鑽的排粉吹風系統就顯得至關重要了。其是由鑽頭尾孔、頂面吹風孔和頂、側面的排粉槽組成。頂面吹風孔與尾孔呈空間交錯結構,在設計確定頂面吹風孔的位置、數量和直徑大小以及吹風孔的噴射角度,還需考慮鑽頭直徑大小、工作氣壓、耗氧量以及尾孔直徑大小等要素,頂面吹風孔與各要素之間存在一定匹配關係。各吹風孔截面積之和要小於尾孔截面面積,這種結構相當於在鑽頭尾部加裝了一個儲氣裝置,有利於彌補高壓氣流在管道運行過程中的能量和壓力損失,使高壓氣流高速從孔內吹出,利於排粉排渣。

吹風孔噴射角是噴射孔軸線與鑽頭中心軸線的夾角,一般隨工作氣壓的增加而增大。有實驗表明,工作氣壓越高,高壓氣流和被高壓氣流吹動的岩粉或岩屑越貼近岩石切削表面運動,及時將岩粉或岩屑吹出孔底,噴射角一般取值較大。若氣壓高,噴射角小,則被吹起的粉塵在高壓氣流作用下經孔底反射使大多數粉塵貼于釺頭頭部鋼體表面運行,磨損嚴重,容易造成中間齒裸露而發生斷裂,鑽頭提前失效,使用壽命降低。排粉槽的深淺一般也根據工作氣壓的大小、岩石硬度等因素選取合適的參數,工作氣壓或岩石硬度越高則排粉槽的深度可相對減小。而對於頂部排粉槽來說,槽深以不超過中齒壓入鋼體內深度為宜,而側排粉槽深度最好不要超過邊合金齒的中線位置,否則可能因為鋼體抵抗外力的能力降低而導致崩塊掉齒現象,從而影響鑽頭的使用壽命。

硬質合金潛孔鑽

 

 

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