텅스텐 카바이드 워터젯 노즐의 마모

워터젯 절단으로 단단한 암석을 드릴링하는 것은 초경합금 블레이드의 작업 수명을 개선하는 효율적인 방법으로 간주됩니다. 이 기사에서는 YG6 텅스텐 카바이드 워터젯 노즐이 석회석 드릴링에 사용될 때 마모에 대한 실험에 대해 간략하게 설명합니다. 실험 결과는 워터젯 압력과 노즐 직경이 텅스텐 카바이드 워터젯 절단 노즐의 마모에 중요한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.

1. 워터젯 도입

워터젯은 높은 속도와 압력을 가진 액체 빔이며 절단, 성형 또는 케이빙에 사용됩니다. 워터젯 시스템은 간단하고 비용이 그리 비싸지 않기 때문에 금속 가공 및 의료 작업에 널리 사용됩니다. 초경합금은 경도, 인성 및 저렴한 가격의 고유한 조합으로 인해 가공 및 채광 도구에서 지배적인 재료입니다. 그러나 초경합금 공구는 경암 굴착에서 심각하게 손상되었습니다. 드릴 비트를 보조하기 위해 워터 제트를 사용하면 암석에 충격을 주어 블레이드 힘을 줄이고 열을 교환하여 블레이드 온도를 냉각시킬 수 있으므로 초경합금 블레이드의 작업 수명을 향상시키는 효과적인 방법입니다. 워터 제트는 락킹 드릴링에 사용됩니다.

2. 재료 및 실험 절차

2.1 재료

이 실험에 사용된 재료는 YG6 초경합금 워터젯 노즐과 경질 재료인 석회석입니다.

2.2 실험 절차

이 실험은 상온에서 진행되었으며 드릴 속도는 120 mm/min, 압연 속도는 70 rounds/min으로 30분 동안 유지하여 제트 압력, 노즐 직경, 초경합금 워터젯 절단 튜브의 마모 특성에 대해.

3. 결과 및 논의

3.1. 초경합금 블레이드의 마모율에 대한 워터 제트 압력의 영향

마모율은 워터젯의 도움 없이는 상당히 높지만 워터젯이 합류하면 마모율이 급격히 감소하는 것으로 나타났습니다. 제트 압력이 증가하면 마모율이 감소합니다. 그럼에도 불구하고 제트 압력이 10MPa를 초과하면 마모율이 천천히 감소합니다.

마모율은 블레이드의 기계적 응력과 온도의 영향을 받으며 워터 제트는 기계적 응력과 온도를 줄이는 데 도움이 됩니다.

더 높은 제트 압력은 또한 열 교환 효율을 증가시켜 작동 온도를 낮출 수 있습니다. 냉각 효과와 함께 블레이드 표면을 통해 워터 제트가 흐를 때 열 전달이 발생합니다. 이 냉각 과정은 대략 평판 외부의 대류 열 전달 과정으로 간주할 수 있습니다.

3.2. 초경합금 블레이드의 마모율에 대한 노즐 직경의 영향

더 큰 노즐 직경은 더 큰 충격 영역과 석회석에 더 많은 충격력을 의미하므로 블레이드의 기계적 힘을 줄이고 마모를 줄이는 데 도움이 됩니다. 드릴 비트의 노즐 직경이 증가함에 따라 마모율이 감소하는 것으로 나타났습니다.

3.3. 워터제트를 이용한 초경합금 블레이드 시추암의 마모 메커니즘

워터 제트 드릴링에서 초경합금 블레이드의 고장 유형은 건식 드릴링과 동일하지 않습니다. 동일한 줌 범위에서 워터 제트를 사용한 드릴링 실험에서 심각한 균열이 감지되지 않았으며 표면은 주로 마모 형태를 나타냅니다.

다른 결과를 설명하는 데는 주로 세 가지 이유가 있습니다. 첫째, 워터 제트는 표면 온도와 열 응력을 효과적으로 감소시킬 수 있습니다. 둘째, 워터 제트는 석회석을 균열시키는 충격력을 제공하고 블레이드에 가해지는 기계적 힘을 줄이는 데 도움이 됩니다. 따라서 심각한 취성 파괴를 유발할 수 있는 열 응력과 기계적 응력의 합은 재료 강도보다 낮을 수 있습니다.물로 드릴링하는 블레이드. 세 번째로, 더 높은 압력의 워터 제트는 칼날을 윤활하기 위해 상대적으로 더 차가운 수층을 형성할 수 있고 연마기처럼 암석의 단단한 연마 입자를 밀어낼 수 있습니다. 따라서 워터 제트 드릴링의 블레이드 표면은 건식 드릴링보다 훨씬 매끄럽고 워터 제트 압력이 증가하는 동안 마모율이 감소합니다.

광범위한 취성 균열은 피할 수 있지만 워터 제트를 사용하여 착암기에서 블레이드에 여전히 표면 손상이 있습니다.

워터 제트를 사용한 석회암 드릴링에서 초경합금 블레이드의 마모 과정은 두 단계로 나눌 수 있습니다. 처음에는 수중 제트 보조 조건에서 플래시 온도에 의해 유도된 국부적인 기계적 마모 및 열 응력으로 인해 블레이드 가장자리에 미세 균열이 나타납니다. Co상은 WC상보다 훨씬 부드러우며 착용이 용이합니다. 따라서 블레이드가 암석을 밀링할 때 Co 상이 먼저 마모되고 입자가 워터 제트에 의해 씻겨 나가면서 입자 사이의 공극률이 커지고 블레이드 표면이 더 고르지 않게 됩니다.

그런 다음 이러한 종류의 미세 표면 손상은 블레이드 표면의 가장자리에서 중앙으로 확장됩니다. 그리고 이 연마 과정은 블레이드 표면의 가장자리에서 중앙까지 계속됩니다. 드릴 비트가 계속해서 암석에 구멍을 뚫을 때 가장자리의 연마된 표면은 플래시 온도로 인한 기계적 마모와 열 응력으로 인해 블레이드 표면의 중앙으로 확장되는 새로운 미세 균열을 형성합니다.

따라서 이러한 황삭-연마 공정은 블레이드 표면의 가장자리에서 중앙까지 지속적으로 반복되며 블레이드는 작동할 수 없을 때까지 점점 얇아집니다.

4. 결론

4.1 워터 제트의 압력은 워터 제트를 사용한 착암 시 초경합금 드릴 비트의 마모율에 중요한 역할을 합니다. 제트 압력이 증가하면 마모율이 감소합니다. 그러나 마모율의 감소 속도는 고르지 않다. 제트압력이 10 MPa 이상이 되면 점점 더 천천히 감소합니다.

4.2 합리적인 노즐 구조는 초경합금 블레이드의 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 제트 노즐의 직경을 늘리면 블레이드의 마모율을 줄일 수 있습니다.

4.3 표면 분석은 워터 제트를 사용한 석회석 드릴링에서 초경합금 블레이드가 취성 파괴, 입자 풀아웃 및 연마의 순환 작용을 보여 재료 제거 프로세스를 유도하는 것으로 나타났습니다.

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