柱齿钻头在采矿、采石、水井、建筑等领域展现出其独特的优势。柱齿钻头中硬质合金齿的镶嵌至关重要,是影响柱齿钻头质量和使用寿命的重要因素。
硬质合金齿的镶嵌方法有三种:铜焊、冷压和热压。
铜焊:
铜焊是最早的镶装硬质合金齿的方法,主要根据钎焊时的间隙来确定孔和硬质合金齿的尺寸。根据钻头裙部结构,在钻头裙部钻相应的齿孔,然后使用铜或银焊技术将硬质合金齿焊接到钻头裙部上。
这种方法对钻孔或齿的尺寸精度要求不高。在钎焊过程中,将钎料放置在硬质合金齿底部,在硬质合金齿表面撒上一些焊剂。钎料在无氧条件下充分扩散,形成致密、均匀、饱满的焊缝。孔仅承受焊缝凝固收缩引起的径向和切向应力,没有轴向拉应力或压应力。此外,这层钎料可以延缓凿岩时的冲击,从而避免过盈配合的缺点。
然而,焊接时的高温会产生热应力,可能导致低钴合金中出现缺陷和微裂纹扩展,并且会使硬质合金的硬度降低(降低 0.5 - 0.8 HRC)和抗弯强度降低(降低 8% - 20%)。合金齿表面形成的氧化层使硬质合金齿容易断裂。
目前,这种方法主要用于一次性使用的球齿钻头,如高炉开口钻头和锚杆钻头
冷压与热压
冷压和热压都采用过盈配合来固定硬质合金齿,过盈量一般在 0.04 毫米至 0.08 毫米之间。影响过盈量的因素包括但不限于:
钻头胎体材料;
胎体的热处理工艺;
硬质合金齿的直径;
将硬质合金齿压入钻头胎体的设备。
冷压是在室温下进行,无需加热钻头,直接使用液压锤将硬质合金齿牢固地压入钻头胎体中。
这个过程生产成本较低,但稳定性欠佳。过盈量选择不当会显著增加压入力,有时会导致硬质合金和孔受损。即使过盈量合适,硬质合金齿在重载下承受的切向、轴向和径向应力也会加速现有缺陷的扩展,导致硬质合金齿过早损坏。
冷压钻头的整体寿命有限,特别是在钻头钻进后期,经常出现齿崩落或断裂等问题。冷压钻头一般用于较软、磨蚀性较小的岩层,较高端的锚杆钻头常采用这种方法。
与冷压不同,热压工艺利用热胀冷缩的原理。它包括将钻头胎体加热到一定温度,通常在 200°C 至 500°C 之间,使齿孔直径膨胀。然后,将硬质合金齿插入孔中,随着温度降低胎体收缩,使齿与胎体紧密结合。
这种方法不需要压力,或者只需要很小的压力,从而避免或减少对硬质合金齿性能的影响,更有效地保持硬质合金齿的原有性能。
热压目前是安装硬质合金齿的最佳和主流方法。热压钻头具有更好的耐磨性、更高的硬度和卓越的稳定性,适用于非常坚硬和高磨蚀性的岩层。
作为中国领先的凿岩工具出口商,贵州中钻的螺纹连接钻头和潜孔钻头均采用热压工艺,使用寿命长、耐磨性强、稳定性出色!