Desgaste de la boquilla de chorro de agua de carburo de tungsteno

La perforación de roca dura con corte por chorro de agua se considera una forma eficiente de mejorar la vida útil de las hojas de carburo cementado. Este artículo hablará brevemente sobre el experimento sobre el desgaste de la boquilla de chorro de agua de carburo de tungsteno YG6 cuando se utiliza en la perforación de piedra caliza. El resultado del experimento mostrará que la presión del chorro de agua y el diámetro de la boquilla tienen una influencia importante en el desgaste de la boquilla de corte por chorro de agua de carburo de tungsteno.

1. Introducción de chorro de agua

Un chorro de agua es un haz de líquido con alta velocidad y presión y se utiliza para cortar, moldear o excavar. Dado que el sistema de chorro de agua es simple y el costo no es muy alto, se usa ampliamente para el mecanizado de metales y operaciones médicas. El carburo cementado es el material dominante en las herramientas de mecanizado y minería por su combinación única de dureza, tenacidad y precio económico. Sin embargo, la herramienta de carburo cementado se dañó gravemente durante la perforación en roca dura. Si se usa un chorro de agua para ayudar a la broca, podría impactar la roca para reducir la fuerza de la hoja e intercambiar el calor para enfriar la temperatura de la hoja, por lo tanto, sería una forma efectiva de mejorar la vida útil de la hoja de carburo cementado cuando El chorro de agua se utiliza en la perforación oscilante.

2. Materiales y procedimientos experimentales

2.1 Materiales

Los materiales utilizados en este experimento son la boquilla de chorro de agua de carburo cementado YG6 y el material duro piedra caliza.

2.2 Procedimientos experimentales

Este experimento se realizó a temperatura ambiente y mantuvo la velocidad de perforación a 120 mm/min y la velocidad de rodadura a 70 rondas/min durante 30 min en los experimentos, con el objetivo de investigar la influencia de diferentes parámetros del chorro de agua, incluida la presión del chorro, el diámetro de la boquilla, en las características de desgaste del tubo de corte por chorro de agua de carburo cementado.

3. Resultados y discusión

3.1. Efecto de la presión del chorro de agua sobre las tasas de desgaste de las hojas de carburo cementado

Se muestra que la tasa de desgaste es bastante alta sin la ayuda del chorro de agua, pero las tasas de desgaste disminuyen bruscamente cuando se une el chorro de agua. Las tasas de desgaste disminuyen cuando aumenta la presión del chorro. Sin embargo, la tasa de desgaste disminuye lentamente cuando la presión del chorro supera los 10 MPa.

Las tasas de desgaste se ven afectadas por la tensión mecánica y la temperatura de las palas, y el chorro de agua es útil para reducir la tensión mecánica y la temperatura.

Una mayor presión del chorro también podría aumentar la eficiencia del intercambio térmico para reducir la temperatura de trabajo. La transferencia de calor se produce cuando el chorro de agua atraviesa la superficie de la pala, con un efecto refrigerante. Este proceso de enfriamiento puede considerarse aproximadamente como el proceso de transferencia de calor por convección fuera de una placa plana.

3.2. Efecto del diámetro de la boquilla en las tasas de desgaste de las hojas de carburo cementado

Un diámetro de boquilla más grande significa un área de impacto más grande y más fuerza de impacto en la piedra caliza, lo que ayuda a reducir la fuerza mecánica en la hoja y disminuye su desgaste. Se muestra que las tasas de desgaste disminuyen con el aumento del diámetro de la boquilla de la broca.

3.3. Mecanismo de desgaste de roca perforada con hoja de carburo cementado con un chorro de agua

El tipo de falla de las hojas de carburo cementado en la perforación con chorro de agua no es el mismo que en la perforación en seco. No se detectan fracturas graves en los experimentos de perforación con chorro de agua bajo el mismo zoom y las superficies muestran principalmente morfología de desgaste.

Hay principalmente tres razones para explicar los diferentes resultados. En primer lugar, un chorro de agua puede disminuir de manera efectiva la temperatura de la superficie y el estrés térmico. En segundo lugar, el chorro de agua proporciona fuerza de impacto para romper la piedra caliza y ayuda a disminuir la fuerza mecánica sobre la cuchilla. Por lo tanto, la suma de la tensión térmica y la tensión mecánica que pueden inducir fracturas frágiles serias podría ser menor que la resistencia del material dela hoja en la perforación con agua. En tercer lugar, el chorro de agua con mayor presión podría formar una capa de agua comparativamente más fría para lubricar la cuchilla y podría eliminar las partículas abrasivas duras de la roca como un pulidor. Por lo tanto, la superficie de la hoja en la perforación con chorro de agua es mucho más suave que en la perforación en seco, y la tasa de desgaste disminuirá a medida que aumente la presión del chorro de agua.

Aunque se evita una amplia gama de fracturas por fragilidad, aún habrá daños en la superficie de las palas en la perforación de rocas con un chorro de agua.

El proceso de desgaste de las hojas de carburo cementado en la perforación de calizas con chorro de agua se puede dividir en dos etapas. Inicialmente, en condiciones asistidas por chorro bajo el agua, aparecen microfisuras en el borde de la hoja, probablemente causadas por la abrasión mecánica local y el estrés térmico inducido por la temperatura del flash. La fase Co es mucho más suave que la fase WC y es fácil de usar. Entonces, cuando la cuchilla muele la roca, la fase Co se desgasta primero y, con las partículas arrastradas por el chorro de agua, la porosidad entre los granos es mayor y la superficie de la cuchilla se vuelve más irregular.

Luego, este tipo de daño en la microsuperficie se expande desde el borde hasta el centro de la superficie de la hoja. Y este proceso de pulido continúa desde el borde hasta el centro de la superficie de la hoja. Cuando la broca perfora la roca continuamente, la superficie pulida de los bordes formará nuevas microfisuras que luego se extenderán hasta el centro de la superficie de la hoja debido a la abrasión mecánica y el estrés térmico causado por la temperatura del flash.

Por lo tanto, este proceso de desbaste y pulido se repite constantemente desde el borde hasta el centro de la superficie de la hoja, y la hoja se volverá más y más delgada hasta que no pueda funcionar.

4. Conclusión

4.1 La presión del chorro de agua juega un papel importante en las tasas de desgaste de las brocas de carburo cementado en la perforación de rocas con el chorro de agua. Las tasas de desgaste disminuyen con el aumento de la presión del chorro. Pero la velocidad de declive de las tasas de desgaste no es pareja. Disminuye cada vez más lentamente cuando la presión del chorro supera los 10 MPa.

4.2 La estructura razonable de la boquilla puede mejorar la resistencia al desgaste de las cuchillas de carburo cementado. Además, aumentar el diámetro de la boquilla del chorro podría disminuir las tasas de desgaste de las palas.

4.3 El análisis de la superficie demostró que las hojas de carburo cementado en la perforación de piedra caliza con un chorro de agua muestran una acción circular de fractura frágil, extracción de grano y pulido, lo que induce el proceso de remoción de material.

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