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Selección de materiales y tratamiento térmico del martillo DTH Big Hole
Sep 03, 2018

Selección de materiales y tratamiento térmico del martillo DTH Big Hole


El uso de perforaciones de gran diámetro se está haciendo cada vez más extenso, como el uso del grupo para discutir la construcción de proyectos especiales de conservación de agua y energía hidroeléctrica, cimientos de pilotes de construcción, ingeniería de pozos de máquinas, construcción de defensa nacional, extracción de petróleo y extracción. La broca de inserción logra una formación de roca de baja ruptura por el impactador neumático o hidráulico, adopta el método de escorificación de circulación positiva o inversa y es ampliamente reconocida por el mercado por su alta eficiencia y bajo costo.

Los taladros de gran diámetro generalmente tienen más de 300 mm de diámetro, más a menudo 500, 800, 1000 mm y algunos incluso alcanzan 1500 ~ 3000. La profundidad del pozo de gran diámetro varía según la aplicación, y las formaciones rocosas encontradas también son muy diferentes. En la mayoría de los casos, los requisitos son muy estrictos. La broca DTH de gran diámetro para agujeros profundos en sí misma es muy costosa, por lo que prevenir el fallo prematuro y asegurar que la vida útil de la broca sea el objetivo principal de control de calidad para la producción de dicha broca, y su proceso de selección de material y tratamiento térmico son particularmente importantes En este trabajo, se estudian las características de rendimiento de diferentes aceros para herramientas de soldadura fuerte y las diferencias en la microestructura después del tratamiento térmico. La selección óptima del material y el proceso de tratamiento térmico están finalmente determinados.



1. Requisitos de rendimiento del material para las brocas DTH de gran diámetro y agujero profundo

El entorno de trabajo exige grandes exigencias de dureza, resistencia, dureza, resistencia al impacto, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga del cuerpo de la broca. Teniendo en cuenta los requisitos de rendimiento de cada parte, se puede considerar que la selección del material del cuerpo del bit debe cumplir los siguientes requisitos. Varios aspectos requieren:

1 La dureza de la superficie debe ser alta para mejorar la resistencia al desgaste, y la resistencia del núcleo es mejor para mejorar la resistencia al impacto. Con el fin de evitar la fractura frágil y la fractura por fatiga, el material debe tener una buena tenacidad a la fractura, resistencia a la fatiga y resistencia a la fractura.

2 tiene alta capacidad de endurecimiento. Para cumplir con los diferentes requisitos de rendimiento de las distintas partes del cuerpo de la broca, es beneficioso mejorar la resistencia de la elasticidad, mejorar la fuerza de sujeción de las perforaciones a los dientes de la aleación y mejorar la resistencia de la resistencia y la dureza del núcleo.

3 puede tener cierta resistencia a la corrosión cuando se encuentra con el gas Yanke en el fondo del pozo.

4 Bajo ciertas altas temperaturas, la estructura y la dureza del material son altas y no es fácil de ablandar y deformar.

5 buen rendimiento del proceso, como buen rendimiento de forja, rendimiento de tratamiento térmico.

6 alta calidad metalúrgica, buena organización uniformidad, alta pureza.



2. Comparación de la composición y propiedades del acero comúnmente utilizado para herramientas de soldadura fuerte

En la actualidad, los aceros de cuerpo comúnmente utilizados en China son: 42CrMo, 23CrNi3Mo, FF710, XGQ25, etc.

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En la Tabla 1 anterior se puede ver que los elementos de aleación más importantes del acero para la herramienta de soldadura fuerte incluyen Cr, Ni y Mo, en donde el cromo puede aumentar la capacidad de endurecimiento del acero y tiene el efecto de un endurecimiento secundario, que puede mejorar La dureza y resistencia al desgaste del acero al carbono. Sin hacer que el acero sea frágil, el cromo puede aumentar la resistencia y la dureza del acero al carbono en el estado enrollado, reducir el alargamiento y la reducción del área; la resistencia del acero aumenta la tenacidad, la plasticidad y otras propiedades del acero. El daño se ve menos afectado por otros elementos de aleación; el molibdeno puede mejorar la templabilidad y la resistencia térmica en acero, evitar la fragilización del temple y aumentar la resistencia a la corrosión en la calidad;

El silicio puede aumentar el límite elástico, la resistencia del rendimiento y la relación de rendimiento del acero, así como la resistencia a la fatiga y la relación de fatiga, mejorar la resistencia a la oxidación del acero a alta temperatura y mejorar considerablemente la estabilidad del temple del acero; el manganeso puede mejorar el acero La resistencia al desgaste y la capacidad de endurecimiento, que combinada con el silicio pueden mejorar el límite elástico del acero.

Se puede ver en la Tabla 2 que XGQ25 con Si, Mn, Cr, Ni, Mo como elementos de aleación principales tiene mayor rendimiento y resistencia a la tracción, y tiene alta capacidad de endurecimiento, resistencia a altas temperaturas y estabilidad. Sexo, mientras que su dureza y plasticidad es relativamente pobre. Por lo tanto, el acero XGQ25 con alta resistencia, alta elasticidad y alta estabilidad es un tipo de acero que satisface las necesidades de los taladros de orificio profundo de gran diámetro y tiene alta resistencia, alta resistencia al desgaste, alta estabilidad y resistencia a altas temperaturas. potencial. Nuestra empresa utiliza una gran cantidad de este tipo de acero en las brocas DTH de gran diámetro para pozos profundos, que han sido altamente reconocidas por los clientes y el mercado.


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Figura 1. Broca DTH de gran diámetro para agujeros profundos producida por nuestra empresa.



3. Tratamiento térmico de la broca de perforación DTH de gran diámetro XGQ25

Una ruta de proceso de tratamiento térmico para una broca de perforación de gran diámetro en el fondo del orificio: después de calentar a 900 ° C durante un tiempo suficiente, el horno se enfría y se normaliza, y después de ser enfriado, se procesa mecánicamente después del revenido a 680 ° C. Luego, se infiltró fuertemente en una atmósfera de carburación al 1,2% a 920 ° C, luego se difundió en una atmósfera de carbono de 0,8% C, y luego se enfrió a 840 ° C durante un período de tiempo y luego se detuvo. petróleo. Después del templado a alta temperatura, el enfriamiento secundario se llevó a cabo a 820 ° C. La siguiente figura muestra la hoja de ruta del proceso de tratamiento térmico:

Process.jpg



Después del proceso de tratamiento térmico, la técnica de corte de alambre se usa para el muestreo, y el patrón se tritura en forma gruesa con una amoladora automática, luego se pule con un papel metalográfico No. 8 y se coloca sobre una franela para pulir. La corrosión se llevó a cabo usando una solución de ácido nítrico al 4% y se observó bajo un microscopio óptico de electrones 100X y 400X.

La estructura de la superficie es una martensita con aguja oculta + una pequeña cantidad de austenita retenida, la capa de transición es una estructura mixta de martensita y bainita, la matriz es una estructura de bainita y la capa carburada tiene una profundidad de aproximadamente 1,5 mm. La estructura tiene las características de alta dureza y resistencia al desgaste, alta resistencia y alta tenacidad del núcleo, y la estructura fina de la estructura debido al temple secundario, de modo que el cuerpo de la broca puede obtener alta resistencia, alta fatiga y alta resistencia al desgaste .

Resultados de la prueba de dureza después del tratamiento térmico del producto:

La dureza de la superficie alcanza 59 ~ 60HRC, la dureza del núcleo es 42 ~ 43HRC, y la profundidad efectiva de la capa endurecida alcanza 1.5mm.



Figura 1 Microestructura metalográfica después del tratamiento térmico.


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4. Conclusión

La broca de perforación de orificio profundo de gran diámetro para orificios profundos es la más adecuada para XGQ25. Después de la carburación y la extinción secundaria, se puede obtener una mezcla fina y uniforme de bainita y martensita, de modo que se pueda obtener completamente el potencial de rendimiento del material. Puede cumplir los requisitos del uso de tales taladros, y lograr alta resistencia, alta resistencia al desgaste, alta fatiga y alta estabilidad.


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