Der Zweck des Karbonisierens von Bohrstäben während des Produktionsprozesses

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Der Hauptzweck der Karbonisierung des Bohrstabs eines Felsbohrers während des Produktionsprozesses besteht darin, das Gleichgewicht zwischen den Oberflächen- und Kernproperties des Materials zu optimieren und dessen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit unter harschen Arbeitsbedingungen zu verbessern. Im Folgenden wird der spezifische Zweck und die technische Analyse der Karbonisierungsbehandlung dargestellt:

1. Erhöhen Sie die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit.

-Mechanismus: Die Karbonisierung wird erreicht, indem Kohlenstoffelemente in die Oberfläche des Bohrstabs infiltriert werden, wodurch eine hochkohlenstoffhaltige Schicht (gewöhnlich mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,8% -1,2%) entsteht, gefolgt von Abschrecken und Tieftemperatur-Anlassen, was zur Bildung einer hochharten martensitischen Struktur an der Oberfläche führt.
– Wirkung: Die Oberflächenhärte kann HRC 58-64 erreichen, was die Verschleißfestigkeit erheblich verbessert, Verschleißprobleme, die durch Reibung mit Gestein verursacht werden, angeht und die Lebensdauer von Bohrrohren verlängert.

2. Erhalte die Widerstandsfähigkeit des Herzens, um Belastungen standzuhalten.

-Materialauswahl: Die Bohrstangenmatrix besteht normalerweise aus niedrigem Kohlenstoffstahl (wie 20CrMnTi), der nach der Karburierung einen niedrigen Kohlenstoffgehalt im Kern aufweist (etwa 0,1% - 0,3%), eine geringe Härtevererbung hat und eine zähe Struktur (wie Ferrit + Perlit) behält.
- Leistungsbilanz: Der hochfeste Kern kann Impulsenergie absorbieren, eine spröde Fraktur der Bohrstangen während hochfrequenter Schlagoperationen verhindern und sich an die hohen dynamischen Lastbedingungen von Felsbohrern anpassen.

3. Optimierung der Verteilung von Eigenspannungen

- Prozess EinflussDas Volumen der aufkohlerten Schicht dehnt sich während des Abschreckens aus, wodurch Druckspannungen an der Oberfläche entstehen, die die Zugspannungen während des Betriebs ausgleichen und die Rissbildung verzögern.Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit: Der Oberflächenkompressionsspannungszustand kann die Biegeermüdungsfestigkeit von Bohrrohren (um etwa 30% -50%) erhöhen und Ermüdungsversagen, das durch zyklische Spannungen verursacht wird, verringern.

4. Wirtschaft und Prozessanpassungsfähigkeit

-Kosteneffektivität: Im Vergleich zu insgesamt hochlegiertem Stahl senkt die Carbonitrierbehandlung die Materialkosten und gewährleistet gleichzeitig die Leistung, was sie für die Massenproduktion geeignet macht.
- Tiefenkontrolle: Die Tiefe der gehärteten Schicht ist normalerweise auf 0,8-1,5 mm ausgelegt (angepasst an den Durchmesser des Bohrrohrs), wobei die Anforderungen an die Verschleißfestigkeit berücksichtigt und eine übermäßige Dicke der spröden Schicht vermieden wird.

5. Andere Hilfsannehmlichkeiten

-Verbesserte Bissschutzleistung: Die hochharte Oberfläche reduziert den abrasiven Verschleiß bei Kontakt mit Felsen.
-Dimensionalstabilität: Die Niedertemperatur-Anlassung (180-220 ℃) verringert die Verformung bei Beibehaltung der Härte und gewährleistet die geometrische Genauigkeit des Bohrstabs.

Vorsichtsmaßnahmen

- Prozesskontrolle: Eine genaue Steuerung der carbonisierenden Temperatur (900-930 ℃), der Zeit und des Kohlenstoffpotentials ist erforderlich, um eine Kornvergröberung oder übermäßige Carbonisierung zu vermeiden, die zu Sprödigkeit führen kann.
- Nachbearbeitung: Nach der Nitrierung ist Schleifen erforderlich, um die Oxidschicht zu entfernen und die Montagegenauigkeit sicherzustellen.
Durch die Karbonitrierung erreicht der Bohrstangen des Felsbohrers eine graduelle Leistung von „äußerer Härte und innerer Zähigkeit“, und seine umfassende Lebensdauer kann im Vergleich zu unbehandelten Bohrstangen um das 2- bis 3-fache erhöht werden. Es ist ein Schlüsselprozess, der Leistung und Wirtschaftlichkeit ausbalanciert.