硬质合金—聚晶金刚石复合球齿抗冲击性能分析

硬质合金—聚晶金刚石复合球齿是以硬质合金为基体，并在硬质合金球齿基体上进行打孔镶焊上聚晶金刚石。这样一来就使得该种复合球齿不仅具有硬质合金良好的硬度和抗冲击性，而且原本耐磨性的短板也被聚晶金刚石所弥补。从理论上分析，硬质合金—聚晶金刚石复合球齿能够良好地适应潜孔钻头对抗冲击能力的要求。相关研究人员设计了室内抗冲击试验，其采用经计算所得出的潜孔钻头球齿在现场施工状态下所承受的冲击功对花岗岩进行冲击，该冲击试验在最大程度上模拟了硬质合金—聚晶金刚石复合球齿作为潜孔钻头球齿的实际工作环境。

试验使用硬质合金—聚晶金刚石复合球齿参照φ115潜孔钻头直径为φ16mm的边齿，通过对比镶焊不同数量的聚晶金刚石（1-4）的复合球齿分别以30J、50J、70J为冲击功进行冲击，冲击的次数为100次。若硬质合金—聚晶金刚石复合球齿在该冲击功所冲击的100次内未发生破裂，则认为该冲击功在硬质合金—聚晶金刚石复合球齿抗冲击性的安全值之内。此后再结合不同类型潜孔钻头对球齿抗冲击性的要求，就能够较为严谨地得出硬质合金—聚晶金刚石复合球齿能否满足相应潜孔钻头对球齿抗冲击能力的要求。该实验的另一个目的就是通过实验数据表明聚晶金刚石的个数对硬质合金—聚晶金刚石复合球齿抗冲击性能的影响，通过在硬质合金基体上打上较多的孔，镶焊一定数量的聚晶金刚石能够有效提高硬质合金球齿的耐磨性。镶焊1-4颗聚晶金刚石的硬质合金—聚晶金刚石复合球齿的示意图如下：

从图中我们可以较清晰地看出聚晶金刚石对称分布在硬质合金球齿齿尖四周，一般来说尖部所承受的冲击应力最高，因此硬质合金基体尖部通常不镶焊聚晶金刚石很大程度上就是为了避免聚晶金刚石受到较强的冲击力作用而发生破损。实验结果表明镶焊1颗聚晶金刚石的硬质合金—聚晶金刚石复合球齿在30J-70J的冲击作用下并未发生破裂，即在抗冲击性的安全值之内。而对于直径φ16mm的高风压潜孔钻头在现场作业中承受的冲击功的大致范围也落在这一范围内，因此可以认为镶焊1颗聚晶金刚石硬质合金—聚晶金刚石复合球齿能够符合潜孔钻头的使用要求。而当硬质合金基体打孔超过3个时，其抗冲击性能明显受到了削弱，在冲击功大于50J时开始发生破损。所以，对于硬质合金—聚晶金刚石复合球齿来说，并不是聚晶金刚石的个数越多越好，其效果呈正态分布有一个最佳的匹配范围，从实验结果上看1-3颗最佳，超过了3颗球齿的抗冲击能力开始下降，无法达到潜孔钻头的抗冲击能力要求。

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