Opotřebení trysky vodního paprsku z karbidu wolframu

Vrtání tvrdých hornin řezáním vodním paprskem je považováno za účinný způsob, jak zlepšit životnost čepelí ze slinutého karbidu. Tento článek bude stručně hovořit o experimentu s opotřebením vodní trysky YG6 z karbidu wolframu při jejím použití při vrtání vápence. Výsledek experimentu ukáže, že tlak vodního paprsku a průměr trysky hrají důležitý vliv na opotřebení trysky pro řezání vodním paprskem z karbidu wolframu.

1. Zavedení vodního paprsku

Vodní paprsek je paprsek kapaliny s vysokou rychlostí a tlakem a používá se pro řezání, tvarování nebo hloubení. Protože systém vodního paprsku je jednoduchý a náklady nejsou příliš drahé, je široce používán pro obrábění kovů a lékařské operace. Slinutý karbid je dominantním materiálem v obráběcích a těžebních nástrojích pro svou jedinečnou kombinaci tvrdosti, houževnatosti a nízké ceny. Nástroj ze slinutého karbidu však byl vážně poškozen při vrtání tvrdých hornin. Pokud by se jako pomoc vrtáku použil vodní paprsek, mohl by narazit na kámen, aby se snížila síla čepele a vyměnilo by se teplo za chlazení teploty čepele, takže by to byl účinný způsob, jak zlepšit životnost čepele ze slinutého karbidu, když vodní paprsek se používá při vrtání s kýváním.

2. Materiály a experimentální postupy

2.1 Materiály

Materiály použité v tomto experimentu jsou tryska vodního paprsku ze slinutého karbidu YG6 a tvrdý materiál vápenec.

2.2 Experimentální postupy

Tento experiment byl proveden při pokojové teplotě a udržoval rychlost vrtání na 120 mm/min a rychlost válcování na 70 ran/min po dobu 30 minut v experimentech s cílem prozkoumat vliv různých parametrů vodního paprsku včetně tlaku paprsku, průměru trysky, na charakteristikách opotřebení řezací trubky vodním paprskem ze slinutého karbidu.

3. Výsledky a diskuse

3.1. Vliv tlaku vodního paprsku na rychlost opotřebení čepelí ze slinutého karbidu

Ukazuje se, že míra opotřebení je bez pomoci vodního paprsku poměrně vysoká, ale míra opotřebení prudce klesá, když se vodní paprsek spojuje. Rychlosti opotřebení se snižují, když se tlak paprsku zvyšuje. Nicméně míra opotřebení pomalu klesá, když je tlak paprsku vyšší než 10 MPa.

Rychlosti opotřebení jsou ovlivněny mechanickým namáháním a teplotou lopatek a vodní paprsek pomáhá snížit mechanické namáhání a teplotu.

Vyšší tlak trysky by také mohl zvýšit účinnost výměny tepla a snížit pracovní teplotu. K přenosu tepla dochází, když vodní paprsek protéká povrchem čepele s chladicím efektem. Tento proces chlazení lze přibližně považovat za proces přenosu tepla konvekcí mimo plochou desku.

3.2. Vliv průměru trysky na rychlost opotřebení čepelí ze slinutého karbidu

Větší průměr trysky znamená větší plochu dopadu a větší sílu nárazu na vápenec, což pomáhá snížit mechanickou sílu na čepel a snížit její opotřebení. Je ukázáno, že míry opotřebení klesají s rostoucím průměrem trysky vrtáku.

3.3. Mechanismus opotřebení vrtné horniny s čepelí ze slinutého karbidu s vodním paprskem

Typ porušení čepelí ze slinutého karbidu při vrtání vodním paprskem není stejný jako při vrtání za sucha. Při vrtacích experimentech s vodním paprskem při stejném rozsahu zoomu nebyly zjištěny žádné vážné trhliny a povrchy vykazují převážně morfologii opotřebení.

Existují především tři důvody pro vysvětlení různých výsledků. Za prvé, vodní paprsek může účinně snížit povrchovou teplotu a tepelné namáhání. Za druhé, proud vody poskytuje nárazovou sílu k praskání vápence a pomáhá snižovat mechanickou sílu na čepel. Součet tepelného a mechanického namáhání, které může způsobit vážné křehké lomy, by tedy mohl být nižší než pevnost materiálučepel při vrtání vodou. Za třetí, vodní paprsek s vyšším tlakem by mohl vytvořit srovnatelně chladnější vodní vrstvu pro mazání ostří a mohl by odhánět tvrdé abrazivní částice v hornině jako leštička. Proto je povrch čepele při vrtání vodním paprskem mnohem hladší než při vrtání za sucha a míra opotřebení se bude snižovat, zatímco tlak vodního paprsku roste.

I když je zabráněno širokému spektru křehkých lomů, stále bude docházet k poškození povrchu ostří při vrtání horniny vodním paprskem.

Proces opotřebení břitů ze slinutého karbidu při vrtání do vápence vodním paprskem lze rozdělit do dvou fází. Zpočátku se v podmínkách podvodního paprsku objevují na okraji čepele mikrotrhliny, pravděpodobně způsobené místním mechanickým otěrem a tepelným namáháním, které je vyvoláno teplotou vzplanutí. Co fáze je mnohem měkčí než fáze WC a snadno se nosí. Takže když čepel frézuje horninu, nejprve se opotřebuje fáze Co a s částicemi odplavenými vodním paprskem je pórovitost mezi zrny větší a povrch čepele se stává nerovnoměrnější.

Poté se tento druh poškození mikropovrchu rozšiřuje od okraje do středu povrchu čepele. A tento proces leštění pokračuje od okraje ke středu povrchu čepele. Když vrták nepřetržitě vrtá do skály, vyleštěný povrch na okrajích vytvoří nové mikrotrhliny, které se pak rozšiřují do středu povrchu čepele v důsledku mechanického otěru a tepelného namáhání způsobeného teplotou vzplanutí.

Proto se tento proces hrubování a leštění neustále opakuje od okraje ke středu povrchu čepele a čepel se bude stále více ztenčovat, až přestane fungovat.

4. Závěr

4.1 Tlak vodního paprsku hraje důležitou roli v rychlosti opotřebení vrtáků ze slinutého karbidu při vrtání horniny vodním paprskem. Rychlosti opotřebení se snižují s rostoucím tlakem paprsku. Ale rychlost poklesu míry opotřebení není rovnoměrná. Klesá stále pomaleji při tlaku paprsku nad 10 MPa.

4.2 Přiměřená struktura trysky může zlepšit odolnost čepelí ze slinutého karbidu proti opotřebení. Kromě toho by zvětšení průměru trysky mohlo snížit míru opotřebení lopatek.

4.3 Analýza povrchu prokázala, že čepele ze slinutého karbidu při vrtání do vápence vodním paprskem vykazují kruhové působení křehkého lomu, vytahování zrna a leštění, což vyvolává proces úběru materiálu.

Spolehněte se dnes na ZZBETTER

Obrábění vodním paprskem je jedním z nejrychleji se rozvíjejících obráběcích procesů. Mnoho průmyslových odvětví přijalo tento proces kvůli vysoké kvalitě řezání různých materiálů. Jeho šetrnost k životnímu prostředí a skutečnost, že materiály se při řezání teplem nedeformují.

Kvůli vysokému tlaku vznikajícímu během procesu musí být průmyslové řezání vodním paprskem prováděno opatrně odborníky ve všech fázích řezání. Ve společnosti ZZBETTER můžete získat zkušené odborníky, kteří se postarají o všechny vaše potřeby obrábění vodním paprskem. Jsme také výrobcem rychlého prototypování na jednom místě se specializací na CNC obrábění, výrobu plechů, rychlé vstřikování a různé typy povrchových úprav. Neváhejte nás kontaktovat a získejte cenovou nabídku ještě dnes.

Pokud máte zájem o trubku pro řezání vodním paprskem z karbidu wolframu a chcete více informací a podrobností, můžete NÁS KONTAKTOVAT telefonicky nebo e-mailem vlevo, nebo NÁM POŠLETE E-MAIL ve spodní části stránky.