Nima uchun volfram karbidli buriluvchi tishlar qattiq tuproq sharoitida uzunroq xizmat qiladi

Qattiq haqiqat: Nima uchun oddiy buriluvchi tishlar Abraziv va uzukli tog‘ jinslarida buziladi

Standart burg'ulash tishlari odatda qumtosh yoki sementlangan tog' jinslari qatlamlaridan iborat juda qattiq shakllanishlarda ishlayotganda butunlay buziladi. Muammo shu kichik qumtosh zarralari bilan bog'liq bo'lib, ular ko'pchilik odamlar Mohs deb biladigan mineral qattiqlik shkalasida 7 dan 9 gacha ball oladi. Bu maydanoq zarralar mikroskopik darajada qum qog'oziga o'xshab, tez buriladigan po'lat (HSS) va oddiy asbob po'latidan tayyorlangan tishlarni kutilganidan ancha tezroq yeyib yuboradi. Maydon hisobotlariga ko'ra, bu sharoitda yeyilish tezligi taxminan uch baravar ortadi va ko'pchilik tishlar faqat 40 soat ishlashdan keyin allaqachon yomon holatga keladi. Shu tez yeyilishning haqiqiy sababi nima? Aslida kvarts zarralari metallning yumshoq qismlariga kirib qoladi va doimiy chiziqchalarga sabab bo'ladi, bu esa oxir-oqibat butun tuzilmaning zaiflanishiga olib keladi. Burg'ulash operatorlari bu hodisani bir necha marta kuzatgan bo'lib, natijada kutilmagan to'xtash va qimmatbaho almashtirishlar sodir bo'ladi.

Qumtoshga boy konglomeratlarda va sementlangan qatlamlarda tezlashgan yeyilish namunalari

Mikroskopik tahlil ushbu shakllanishlarda uchta yetakchi buzilish rejimi mavjudligini ko'rsatadi:

• Yuzaki mikro-qirqish : Fling qismlari har bir ishlov berish siklida 0,2–0,5 mm chuqurlikdagi o'rtiqchalarni chizib chiqaradi
• Shaffof sinish : Sementlangan qatlamlar karbid qo'shimchalari chegaralarida chiplanishga sabab bo'ladi
• Issiqlik charchash : Ishqalanish temperaturalari 600°C dan oshganda po'latda fazoviy o'zgarishlar sodir bo'ladi

Bu mexanizmlar birgalikda tishlarning umr ko'rish muddatini bir jinsli tog' jinslarida burilganda bo'lganidan 68% ga kamaytiradi, bu ISO 13314 siqilishdan buzilish sinovlari bilan tasdiqlangan.

HSS va asbob po'lati tishlarining takrorlanuvchi urilish–ishqalanish sinergetikasi ostidagi cheklovlari

Urish kuchlari (≥15 kN) ishqalanishdan yuzaga kelgan zaxmal bilan birlashganda, anʼanaviy tishlar hal qilinmas muammolarga duch keladi:

Bu sinergiya tungsten karbidi kompozitlarida kobalt bogʻlovchi moddasining miqdori 40% dan ortiq kamayganda, ayniqsa, kuchlanishni qoʻllanish nuqtalarida tishlarning erta qirilishiga sabab boʻladi.

Tungsten Karbid buriluvchi tishlar Davom etish muddati: Mikrostruktura ishlash samaradorligini qanday belgilaydi

WC dona hajmi va kobalt bogʻlovchi moddasining miqdori: Qattiqlik (HRA 92–94) va sindirishga chidamlilik (12 MPa·m) oʻrtasidagi muvozanat

Volfram karbidi (WC) burilish tishlarining qanchalik mustahkamligi, aslida juda mayda miqyosda boshlanadi. Ishlab chiqaruvchilar WC donalarining o'lchamini taxminan 1 mikronga qadar qisqartirib va uni taxminan 6 dan 12 foizgacha kobalt bog'lovchi moddasi bilan aralashtirganda, ular Rockwell A qattiklik darajasini 92 dan 94 gacha yetkazadigan material yaratadilar. Bu nozik donali tuzilish troshinlarning tez tarqalishini to'xtatadi va bir vaqtda sindirishga qarshilikni 12 MPa kvadrat metrdan yuqori saqlab turadi. Burilish vositalari qiyin yer sharoitlarida ishlaganda, shu kichik donachalar burilish uchining takroriy kuchlanishlarga duch kelganda maydona singari mayda sindirishlarning boshlanishini oldini oladi. Bir vaqtda moslashuvchan kobalt komponenti urilishlardan kelib chiquvchi zarbalarni so'rib oladi, bu esa butun narsaning birdaniga shikastlanishini oldini oladi. Sinov laboratoriyalari barcha ushbu xususiyatlarning qanday darajada samarali ekanligini ASTM B771 kesish sinovlari yordamida o'lchaydi. Eng yaxshi formulalar real dunyo sharoitlarida minglab kuchlanish sikllaridan keyin qismlarning ajralib ketishiga emas, balki sirt bo'ylab tekis yeyilish namunalari ko'rsatadi.

Qattiq yer uchun optimallashtirilgan 94/6 og'irlik % WC/Co nisbati: Siqilish mustahkamligi 6 GPa va mikro-chuqur qazib olishga chidamlilik

Haqiqatan ham qiyin burilish sharoitlarida 94/6 og'irlik foizli volfram karbid/kobalt aralashmasi jiddiy mexanik afzalliklar beradi. Siqilish mustahkamligi 6 GPa dan ancha oshib ketadi, bu silitsiyli konglomerat shakllanishlaridan o'tishda juda muhimdir. Matritsada kobalt miqdorining kamayishi tufayli burilish tishlari tog' jinslariga urilganda plastik deformatsiya sodir bo'lish xavfi kamayadi, lekin barcha qismi hali ham yaxshi birikib turadi. Material mutaxassislari tomonidan o'tkazilgan tadqiqotlar ushbu maxsus aralashmaning mikro chiziqsimon ishqalanishni sezilarli darajada kamaytirishini ko'rsatdi. Ular skanerlovchi elektron mikroskoplar yordamida tekshirish o'tkazdilar va kvartsga boy yerda 120 soat uzluksiz ishlashdan keyin deformatsiya chuqurligi 0,3 mm dan kam ekanligini aniqladilar. Shuningdek, tuzilmaning elastik moduli 500 GPa dan oshib ketadi, shu sababli kesuvchi qirralar shaklini barqaror saqlaydi. Bu esa vosita standart materiallar shu kabi sharoitlarda tezda buzilib ketayotganda ham doimiy kesish tezligini saqlab turishini anglatadi.

Amaliy tasdiqlash: Uzoqroq xizmat muddati haqidagi maydon dalillari

Materiallarning qanday ishlashini namoyish etish haqida gap ketganda, hech narsa haqiqiy maydon sinovlarini ortda qoldira olmaydi. Masalan, so‘nggi vaqtning Buyuk Britaniyadagi bir infrastruktur loyihasida qattiq sementlangan konglomerat tog‘ jinslaridan o‘tib burg‘ulash talab qilindi. Yuqori mustahkamlikdagi volfram karbid burg‘u uchlari bu operatsiyalar davomida oddiy yuqori tezlikdagi po‘lat burg‘u uchlarga nisbatan taxminan uch baravar (3,2 marta) uzunroq xizmat qildi. Biz bu natijalarga ishonch hosil qilish maqsadida ISO 513 standartlariga mos ravishda sinov o‘tkazdik. Uzoqroq xizmat qiluvchi burg‘u uchlari — bu vaqt o‘tishi bilan almashtirishlar sonini kamaytirishni anglatadi; shu tufayli qiyin geologik sharoitlarda ishlayotganda jihozlarning ishlamay qolish vaqti qisqaradi. Buning ahamiyati shundaki, bu laboratoriya sharoitida kuzatilayotgan natijalar bilan maydon sharoitida ro‘y berayotgan haqiqiy jarayonlarni bog‘laydi. Abrasiv va kuchli urish ta’siriga uchragan muhitda ishlaydigan burg‘ulash operatorlari endi volfram karbidning an’anaviy variantlarga nisbatan yaxshiroq chidamlilik va ishlashga chidamlilikka ega ekanligini isbotlovchi aniq dalillarga ega.

Buyuk Britaniya infratuzilma loyihasi: Sementlangan konglomeratda HSS ga nisbatan xizmat ko'rsatish muddati 3,2 baravar uzunroq (ISO 513-muvofiqlik testlari)

O'n ikki oy davomida tadqiqotchilar flintga boy tog' jinslarini qayta ishlaydigan jihozlarda yeyilish qanday rivojlanayotganini kuzatib borishdi. Volfram karbid tishlar 420 soatdan ortiq ishlashdan keyin ham shakllarini yaxshi saqlab qoldi, shu bilan birga Yuqori tezlikdagi po'lat (HSS) tishlar shunga o'xshash sharoitlarda faqat taxminan 130 soatdan keyin almashtirilishi kerak bo'ldi. Skanning elektron mikroskopiyasi yordamida sirtlarga qilinagan tahlil bu materiallarning 60% dan ortiq kvarts tarkibiga uchrashi sababli mikro chizish natijasida ajoyib darajada kam zarar yetkazilganligini ko'rsatdi. Ishlash samaradorligini to'g'ri baholash uchun jamoa vazn yo'qotishni va sanoat standarti ISO 513 qo'llanmasiga muvofiq kesish samaradorligini o'lchadi. Bu topilmalar abraziv geologik qiyinchiliklar oldida materialning qanchalik uzoq xizmat qilishi haqida sezilarli farqlarga ishora qiladi.

Avariyaga uchragan holatlarni tahlil qilish: Aralash geologik sharoitlarda ustun yeyilish mexanizmlarini ajratib olish

Urushishdan kelib chiqqan chidamlilikning yomonlashuvi va abraziv yeyilish: qumli gil va gil-li qumda ishlatilgan tishlarning yeyilgan sirtlarini SEM tahlili orqali olingan dalillar

Skanning elektron mikroskopiyasi (SEM) orqali volfram karbidli burg'ulash tishlarini ko'rish, shuningdek, qumli va gil-li qatlamlar aralashgan, shuningdek, qumli qatlamlar va gil-li qumli qatlamlar aralashgan geologik sharoitlarda ishlayotganda ularning vayron bo'lish belgilari aniq ko'rinadi. Qumli qatlamlarda kvarts zarrachalari bor joylarda burg'ulash paytida abrasiv yeyilish — parallel mikro chiziqchalar sifatida namoyon bo'ladi, bu esa karbid yuzalarini vaqt o'tishi bilan asta-sekin yeyib yuboradi. Boshqa tomondan, qumli toshlarga qaytar-qaytar urilish natijasida subsurfes mikro troshliklar hosil bo'ladi, bu esa oxir-oqibat troshlikka olib keladi. Bu troshliklar SEM kesimlarida stress markazlanadigan nuqtalardan boshlanib, tarmoqlanuvchi naqshlar sifatida namoyon bo'ladi. Maydon sinovlarimiz gil matritsasi energiya namoyon qilishni quruq qatlamlarga nisbatan namoyon qilishda boshqacha tarzda o'tkazishi sababli, urilishdan vayron bo'lishni taxminan 40% ga oshirishini ko'rsatadi. Shu bilan birga, silitsiyli qum asosan abrasiv yeyilishga sabab bo'ladi. Ushbu turli vayron bo'lish usullarini tushunish muhandislarga ma'lum bir qo'llanish uchun to'g'ri materiallarni tanlashda yordam beradi. Maxsus formulalangan karbid darajalari yuqori urilish ta'siriga duch keladigan hududlarda troshliklarni oldini olishga yordam beradi, shu bilan birga, maydaroq donali tuzilishga ega materiallar abrasiv kuchlarga nisbatan yaxshiroq chidamli bo'ladi. Materiallarning turli kuchlanishlar ostida qanday vayron bo'lishi haqidagi ushbu batafsil bilimlar, qiyin burg'ulash muhitlarida ulardan foydalanish muddatini uzaytirish uchun asbob-uskunalar dizaynini yaxshilashga katta hissa qo'shdi.

Ko'p beriladigan savollar

Nima uchun anʼanaviy burgʻu tishlari abraziv togʻ jinslarida ishlamay qoladi? Anʼanaviy burgʻu tishlari abraziv togʻ jinslarida ishlayotganda flint zarralari tufayli tez yeyilish, sirt mikrokesish, brittlik sinish va issiqlikka chidamli boʻlmaganlik sababli ishlamay qoladi.

Volfram karbid burgʻu tishlarining ishlashini qanday yaxshilaydi? Maxsus WC dona hajmi va kobalt bogʻlovchi miqdoriga moslashtirilgan volfram karbid burgʻu tishlari yuqori qattiqlik, sinishga chidamlilik va yeyilishga chidamlilikni taʼminlab, qiyin sharoitlarda uzunroq xizmat qilish imkonini beradi.

Maydonda volfram karbid burgʻu tishlaridan foydalaniшning afzalliklari nimalardir? Volfram karbid burgʻu tishlari xizmat muddatini uzartirib, qiyin geologik sharoitlarda almashtirishlar va turli toʻxtatishlarni kamaytiradi; bu maydon sinovlari natijalari hamda ISO standartlariga mos kelishi bilan tasdiqlangan.

Volfram karbid burgʻu tishlarida qanday sinish rejimlari keng tarqalgan? Avariyaviy rejimlar ta'sir etish natijasida chidamlilikning pasayishi va g'azirlanishdan yuzaga keladigan yaxshilansh kabi omillarni o'z ichiga oladi; ular SEM yordamida tahlil qilinishi mumkin, bu turli geologik sharoitlarga mos materiallarni tanlash va ularni tushunishda yordam beradi.