O objetivo da cementação de varas de broca durante o processo de produção.
O principal objetivo da cementação da vara de perfuração de uma broca de rocha durante o processo de produção é otimizar o equilíbrio entre as propriedades da superfície e do núcleo do material, além de melhorar sua durabilidade e confiabilidade em condições de trabalho adversas. A seguir, está o objetivo específico e a análise técnica do tratamento de cementação:
1. Aumentar a dureza da superfície e a resistência ao desgaste
- Mecanismo: A carbonização é alcançada pela infiltração de elementos de carbono na superfície da vareta de perfuração, formando uma camada de alto carbono (geralmente com um teor de carbono de 0,8% a 1,2%), seguida de resfriamento e revenido a baixa temperatura, resultando na formação de uma estrutura martensítica de alta dureza na superfície.
– Efeito: A dureza superficial pode atingir HRC 58-64, melhorando significativamente a resistência ao desgaste, abordando problemas de desgaste causados por atrito com rochas e estendendo a vida útil das hastes de perfuração.
2. Manter a resiliência do coração para suportar impacto
-Seleção de material: A matriz da barra de perfuração é geralmente feita de aço de baixo carbono (como 20CrMnTi), que tem um baixo teor de carbono no núcleo após o cementação (cerca de 0,1% - 0,3%), baixa temperabilidade e mantém uma estrutura tenaz (como ferrita + perlita).
- Equilíbrio de Desempenho: O núcleo de alta dureza pode absorver energia de impacto, prevenir fraturas quebradiças das hastes de perfuração durante operações de impacto de alta frequência e se adaptar às condições de alta carga dinâmica das brocas de rocha.
3. Otimizar a distribuição de tensões residuais
-Influência no processoO volume da camada carburizada expande durante o resfriamento, formando tensão compressiva na superfície, compensando a tensão de tração durante a operação e retardando a iniciação de fissuras.Melhoria da resistência à fadiga: O estado de tensão de compressão superficial pode aumentar a resistência à fadiga por flexão de tubos de perfuração (em cerca de 30% a 50%), reduzindo a falha por fadiga causada por tensões cíclicas.
4. Economia e adaptabilidade de processos
-Custo-benefício: Comparado ao aço de alta liga em geral, o tratamento de cementação reduz os custos de material enquanto garante o desempenho, tornando-o adequado para produção em massa.
- Controle de profundidade: A profundidade da camada carburizada é geralmente projetada para ser de 0,8-1,5 mm (ajustada de acordo com o diâmetro do tubo de perfuração), levando em consideração os requisitos de resistência ao desgaste e evitando a espessura excessiva da camada frágil.
5. Outras vantagens auxiliares
-Desempenho anti-mordida aprimorado: A superfície de alta dureza reduz o desgaste adesivo ao entrar em contato com rochas.
-Estabilidade dimensional: O têmpera a baixa temperatura (180-220 ℃) reduz a deformação enquanto mantém a dureza, garantindo a precisão geométrica da barra do broca.
Precauções
-Controle de processo: É necessário um controle preciso da temperatura de cementação (900-930 ℃), do tempo e do potencial de carbono para evitar o crescimento excessivo dos grãos ou uma cementação excessiva que leve à fragilidade.
- Processamento subsequente: O moagem é necessária após a cementação para eliminar a camada de óxido e garantir a precisão da montagem.
Através do tratamento de cementação, a barra de perfuração da broca de rocha alcança um desempenho gradiente de “dureza externa e tenacidade interna”, e sua vida útil compreensiva pode ser aumentada em 2-3 vezes em comparação com barras de perfuração não tratadas. É um processo chave que equilibra desempenho e economia.
