硬质合金潜孔钻排粉吹风系统

硬质合金潜孔钻头主要由钢体基体、钎尾尼龙管和参与切削作用的硬质合金球齿以及排粉吹风系统组成。在球齿的高频冲击作用和连续刮削作用下会产生细小的岩屑,若岩屑发生堆积,则会加大硬质合金球齿的磨损,影响其使用寿命,降低了整体掘进的效率。因此,硬质合金潜孔钻的排粉吹风系统就显得至关重要了。其是由钻头尾孔、顶面吹风孔和顶、侧面的排粉槽组成。顶面吹风孔与尾孔呈空间交错结构,在设计确定顶面吹风孔的位置、数量和直径大小以及吹风孔的喷射角度,还需考虑钻头直径大小、工作气压、耗氧量以及尾孔直径大小等要素,顶面吹风孔与各要素之间存在一定匹配关系。各吹风孔截面积之和要小于尾孔截面面积,这种结构相当于在钻头尾部加装了一个储气装置,有利于弥补高压气流在管道运行过程中的能量和压力损失,使高压气流高速从孔内吹出,利于排粉排渣。

吹风孔喷射角是喷射孔轴线与钻头中心轴线的夹角,一般随工作气压的增加而增大。有实验表明,工作气压越高,高压气流和被高压气流吹动的岩粉或岩屑越贴近岩石切削表面运动,及时将岩粉或岩屑吹出孔底,喷射角一般取值较大。若气压高,喷射角小,则被吹起的粉尘在高压气流作用下经孔底反射使大多数粉尘贴于钎头头部钢体表面运行,磨损严重,容易造成中间齿裸露而发生断裂,钻头提前失效,使用寿命降低。排粉槽的深浅一般也根据工作气压的大小、岩石硬度等因素选取合适的参数,工作气压或岩石硬度越高则排粉槽的深度可相对减小。而对于顶部排粉槽来说,槽深以不超过中齿压入钢体内深度为宜,而侧排粉槽深度最好不要超过边合金齿的中线位置,否则可能因为钢体抵抗外力的能力降低而导致崩块掉齿现象,从而影响钻头的使用寿命。

硬质合金潜孔钻

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硬质合金潜孔钻结构设计

随着爆破工程以及采掘技术的发展,硬质合金潜孔钻因其高硬度、高强度以及优良的耐磨耐蚀能力,在相关领域迅速得到了推广和使用。但是随着工况日益复杂以及在工作过程中的不可控性和不可预见性,硬质合金潜孔钻头在使用过程中极其容易出现各种不同形式的破坏,严重影响了钻头的使用寿命。通过长期的实验以及工作实践,研究人员发现影响钻头工作性能及使用寿命的因素除了工作环境、操作方式、压力以及地质结构等外在因素以及钻头自身材料和球齿性能外,钻头的结构也是其中一个重要的影响因素。

要得到较为科学合理的潜孔钻结构设计,首先我们需要了解硬质合金潜孔钻的破岩机理。其主要通过传递来自冲击器产生的应力冲击波不断高频冲击岩石表面。岩石在冲击作用下产生放射形裂纹源而发生破裂,在钻杆旋转作用下产生挤压破碎作用直接将岩石切除。钻孔掘进是钻头高频冲击与连续刮削共同作用的结果。与此同时,在高压气流的作用下,破碎后的岩屑被不断吹出孔外,从而达到钻进的目的。硬质合金潜孔钻头主要由钢体基体、钎尾尼龙管和参与切削作用的硬质合金球齿以及排粉吹风系统组成。钢基体主要承担传递应力冲击波、保持和固定合金齿以及传递扭矩的角色。而硬质合金齿则主要承担来自冲击器的高频应力波并直接将其传递到岩石表面,进行切削。在设计加工时需要注重各个要素之间的配合关系。其中的间隙配合显得尤为重要,间隙的存在使得钻头在使用过程中极易受到来自冲击器花键套附加的瞬间周向冲击力。间隙越大则冲击作用愈明显,当这种周向冲击力所产生的剪切力达到峰值加上高频轴向冲击力引起的正应力超过基体材料的许用应力时,则很容易发生基体的断裂和合金齿的断裂现象,使用寿命受到极大影响。

硬质合金钻头

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钨加热子国家标准——检验规则

钨加热子钨加热子等产品需要通过严格的检验才能进行运送和销售,只有这样才能保证我国交易市场的质量水平。

根据国家SJT 11063-1996钨加热子电子标准中所规定的项目,该类型钨制品的检测规则有以下5条明细。

1.产品需要由供货一方质量检验部门进行检验,确保产品符合国家标准,并且填写相关质量证明书。质量检验有产品原材料检验,产品性能检验、产品寿命测试,还有产品破坏性检测。
2.需方也就是购买的一方在受到产品当天起三个月内要按照国家标准进行验收,如果验收的结果与国家标准无法符合的情况下,经过双方再次鉴定后还是不合格的话,则该批次产品定为不合格。
3.根据国家标准中的技术要求第一条,检验时需要从每提交批次中随机选取一个试样进行化学分析,如果不合格则加倍抽样检验,还是不合格的话,则判定该批次不合格。抽样检验又称抽样检查,是从一批产品中随机抽取少量产品(样本) 进行检验,据以判断该批产品是否合格的统计方法和理论。
4.每次提交的批次的钨加热子应该是同一牌号,类型和规格。
5.根据国家标准的技术要求,从每500~1000只中任意抽取50只进行使用寿命,尺寸和表面质量的检验,如果有5只检验结果为不合格的情况下,进行重复抽样检验,如果还是有5只不合格的话,则判定该批次产品不合格。

为了更好的钨制品的市场秩序,买卖双方都应严格遵守国家标准生产和销售加热子等产品。

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钨加热子国家标准——包装和运输

为了产品的更加规范化,中华人民共和国国家标准GB11063-1996中对钨加热子的标志,包装,贮存,运输及质量证明书都做出了以下明确规定。

1.钨加热子按每100~500只或者1~2kg装在一个包装盒里。包装盒应该要坚固,密封,防潮,并附有产品合格证。该合格证上应注明:产品名称和牌号,生产批号,类型和规格,数量和重量,生产日期,检验员印记,国家标准编号和制造厂的名称。产品合格证,一般是国内采用的,国外一般不用,除了提供基本明细外,有的时候还附上检验项目。表明该产品或该批次的产品按照厂方检验程序进行了检验,是合格的。
2.每个所提交的批次都应该附有质量证明书。产品质量证明书(文件)国外比较通用。它不但标明产品的型号、规格、批号和检验人员,一般还标明所用原材料规格、性能参数,并且提供就主要性能指标提供试验报告或检测报告,试验或检测结果,试验或检测所采用的标准,抽样方法等信息。有的还附上主要的计算方法和步骤等。因此质量证明书更具有可信度。
3.该钨制品外包装为坚固,防潮的纸箱或木箱,内附质量证明书。
4.按规定包装好后应存放在干燥(相对湿度不大于65%)和不含酸,碱性气氛的室内。
5.外包装箱上应标有“勿抛掷”,“防潮湿”等字样,运输中严防酸碱气氛及雨雪侵蚀。

钨加热子

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钨锆电极的制备

钨锆电极

钨锆电极的最大特点是在高负载的电流情况下能够保持圆球状,减少了渗钨的现象,常用于焊接铝及其合金、镁及其合金和带氧化膜的铜材。它是在钨基体的基础上掺杂少量的氧化锆(ZrO2),通过粉末冶金制备而成的。ZrO2均匀弥散分布于晶界、晶内,阻碍了晶粒的长大和晶界的滑移、钉扎位错的攀移,起到了良好的强化作用,因此钨锆电极具有良好的高温性能,且电弧稳定,起弧电压低,耐烧蚀,无放射性,相较于钨镧电极、钍钨电极等其他电极材料具有更强的优越性。比较钨锆电极(WZ8)和镧钨电极(WL10)的性能比较发现,WZ8和WL10用于交流焊接时,其电性能与WL10相当,但烧损量小于WL10。

制备方法
1.  将氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)溶于去离子水中,一边搅拌一边加入WO3
2.  将混合好的溶液脱水、烘干,经过2次还原得到WZ8粉末,其中Fsss粒度为2.5~3.5um。
3.  用500T的油压机将WZ8粉末压制成规格为13mmx13mmx520mm的方条,单重为940g。
4.  再经预烧结、垂熔制得密度为17.0~18.0g/cm3的钨锆合金坯条。
5.  经过旋锻、拉伸等后续加工制得直径1.0mm的钨锆电极。

在制备的过程中ZrO2的相变会导致体积缩小、膨胀,因此在ZrO2质点的周围容易形成空隙或者裂纹,影响了电极的加工性能。另外,由于钨锆合金方条坯上密度较低,如果在加工时开坯温度低,则会在旋锻棒上产生互为90°的横裂纹,造成后续加工困难。

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新型WO3脱硝催化剂抗碱金属和SO2中毒

抗碱金属和SO2中毒的三氧化钨脱硝催化剂今年年初,复旦大学环境科学与工程系唐幸福教授环境催化课题组研发出了同时抗碱金属和抗SO2的新型脱硝催化技术。国内外研究数据表明,与一次源相比,二次生成的组分在PM2.5中占有一半以上的比重,并且在灰霾发生时比例更高。这项技术可以有效地控制PM2.5前体物NOx的排放,对减少大气中NOx转化形成的二次颗粒污染物有着重要的积极作用。
 
SO2和NOx都是形成大气二次颗粒物的重要前体物,中国从上世纪90年代起开始大力发展脱硫技术以改善大气污染问题,尽管SO2的排放量明显降低,但灰霾现象并未得到明显改善。研究发现,解决雾霾问题需要脱硫脱硝双管齐下,协同控制并且从源头出发,控制污染物的排放。
 
目前脱除NOx的主流技术为SCR,其核心技术为WO3脱硝催化剂。唐幸福课题组于2015年初建立了本征的碱金属离子交换—配位型中毒机理,经不懈努力最终突破传统脱硝催化剂难以应用于高碱或碱土金属燃煤或生物质燃料烟气脱硝技术的瓶颈,研发出同时抗碱金属和SO2的新型脱硝催化剂。这种催化剂同时具有催化活性位和碱金属捕获位,其中碱金属捕获位能捕获碱金属颗粒;这使得碱金属即使是预先占用催化活性位,由于新型催化剂的特性,碱金属也会自发移迁到捕获位上,进而重新释放催化活性位,保证催化活性。此外,碱金属与捕获位的结合十分稳定,不影响脱硝反应在活性位上的进行。据报道,这种新型脱硝催化剂比传统催化剂寿命提高10倍以上。
 
WO3作为脱硝催化剂的助催化剂,它能起到提升催化剂的抗碱中毒和抗二氧化硫中毒的能力;同时,WO3能够改善载体二氧化钛的热稳定性,提高载体抗烧结性能,防止脱硝催化剂在瞬间高温的环境下发生烧结,而使得催化剂部分或全部失活,进而提升催化剂活性,延长催化剂使用寿命。
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WO3基二氧化硫气敏传感器

SO2气体传感器随着环境保护受关注度日益提高,空气质量也越来越受到人们的重视;出于环境保护、提高空气质量的目的,对高灵敏度、低成本、易维护的气体传感器的开发也越加迫切,进而有效得对各种有毒、有害、易燃、易爆等气体进行检测和检验。化学气体传感器中的金属氧化物半导体传感器由于具有高灵敏度、响应快、成本低等优点而被广泛研究。
 
氧化钨(WO3)是一种常见的金属氧化物半导体气敏材料,由于它的工作温度较低、灵敏度较高,而成为近年来重点研究的方向之一。WO3是一种过渡金属氧化物,其熔点为1473 °C,沸点为1837°C;具有很强的耐酸性,除了氢氟酸(HF)外,WO3几乎不与其它无机酸反应。三氧化钨是一种宽带隙的n型半导体,其禁带宽度约为2.4eV~2.8 eV。在特定的目标气氛下,三氧化钨的表面会与目标分子发生氧化或者还原反应,三氧化钨的导电性发生改变,其具体为:
1. 当目标气体为氧化性气体时,WO3导电率下降,电阻值上升;
2. 当目标气体为还原性气体时,WO3导电率上升,电阻值下降。
 
研究结果显示,三氧化钨气敏传感器能够用于二氧化硫气体的检测。二氧化硫是大气主要污染物之一,其常见的检测方法有两种,即物理方法和化学及电化学方法。文常保等用钨粉、过氧化氢、甲醇和PVP(聚乙烯吡咯烷酮)作为原料,利用化学和热喷射方法制备了三氧化钨薄膜,这种薄膜具有多微孔状结构、吸附热小、吸附气体快等优点,有利于二氧化硫气体的吸附。在1.43*103~57.2*103μg/m3气体浓度范围内,其对二氧化硫的灵敏度达到了6.8。Boudiba等用丝网印刷法在氧化铝陶瓷基板上制备WO3气体传感器,经测试,这种传感器在200~300°C范围内,对2.86*103~28.6*103μg/ m3的二氧化硫具有良好的响应性。
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钨加热子的国家标准——E型,M型

根据钨加热子的国家标准,该钨制品的类型除了A,B,C,V,D1和D2六种类型,还包括E型和M型。

从图1和表1可以看出,E型钨绞丝加热子的两腿较长,且向外扩张。

钨加热子

从图2表2可以看出M型的钨绞丝加热子的侧面是呈大写英文字母“M”的形状,且旋向向右。

钨加热子

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钨加热子的国家标准——V型,D1型,D2型

钨加热子,也叫钨蒸发线圈,是一种由不同规格的单股或多股掺杂钨丝组成各种形状的金属制品。通过特殊的热处理工艺,具有很强的抗腐蚀性和高温性能,稳定性好,使用寿命长,广泛应用于薄膜技术的真空涂镀、金属蒸发、制镜行业、显象管行业等领域。

根据钨加热子的国家标准,该钨制品的类型除了A,B,C三种类型,还有V型,D1型和D2型。

V型,D1型和D2型,这三种类型的钨绞丝加热子的形状是相似的,旋转的方向都是朝右,主要的区别是两脚之间的宽度。他们的外形形似英文小写字母“n”。从以下3张图可以看出清楚3者的区别。

钨加热子

钨加热子

钨加热子

钨加热子

钨加热子

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硬质合金球齿发展三大趋势

因其具有较高的硬度、强度以及优良的耐磨耐蚀性,硬质合金球齿在目前凿岩、油田采掘以及隧道掘进中有着广泛的运用。而随着目前工况的日益复杂,硬质合金球齿自身的性能已经逐渐无法满足现有的性能要求,因而相关研究人员进行了深入的研究,其中主要包括梯度结构、非均匀结构以及添加微量元素。

1.梯度结构:梯度结构合金又被称作多相或多结构合金,它所具有的特点就是极高的韧性和高耐磨性。其原理是采用低碳合金,通过真空烧结获得含η相合金,在渗碳气氛中进行处理从而改变粘结相分布,使合金不同部位分布不同的粘结相含量提升。有实验表明,具有梯度结构的硬质合金球齿钻头的使用寿命相比于普通结构的硬质合金钻头长40%-60%,耐磨性也提高了40%-90%。
2.非均匀结构:非均匀结构合金主要可分为两种,一种是WC颗粒粗细搭配,另一种则是高钴和低钴两种合金进行分别制粒,再相互混合得到的非均匀结构合金。这种非均匀结构的硬质合金球齿具有极高的韧性和耐磨性,但是现在仍处于研发和推广阶段,尚未投入到实际生产中。
3.添加微量元素:根据不同的工况需要,如对硬度、耐磨耐蚀性等性能有特殊要求的,可采用添加相应的微量元素。添加的方式也有两种方式:其一是直接以固体的形式加入,以TaC和TiC为例,将Ta、Ti、W、C直接加入;而另一种则是以TaC或TiC的单质形式加入。添加微量的TiC和TaC有利于改善粘结相成分以及晶界微观结构,从而有效提高合金的耐磨性、抗冲击韧性以及抗热塑变能力。两种添加方式所达到的效果也基本等同。

硬质合金球齿

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