[工學(xué)]3緒論-巖土性質(zhì)-鉆具-硬質(zhì)合金鉆頭三-文庫(kù)吧
2025-01-04 10:58 本頁面
【正文】 判別指標(biāo)。 Td－鉆孔鉆進(jìn)時(shí)間； Tl－鉆桿柱使用壽命。 （ 1）變換使用方式 （ KT≤ ＜ KT≤1時(shí) ） 鉆第一個(gè)孔時(shí)： 1， 2， 3， 4， 5， …… 鉆第二個(gè)孔時(shí)： …… ， 5， 4， 3， 2， 1 （ 2）綜合使用方式（ KT＝ ）（假設(shè)有 10個(gè)立根） 鉆第一個(gè)孔深度一半的過程中： 1， 2， 3， 4， 5 鉆第一個(gè)孔下半部的過程中： 6， 7， 8， 9， 10 繼續(xù)向深部鉆進(jìn)時(shí)： 5， 4， 3， 2， 1 鉆第二個(gè)孔深度一半的過程中： 10， 9， 8， 7， 6 鉆第二個(gè)孔下半部的過程中： 5， 4， 3， 2， 1 繼續(xù)向下鉆進(jìn)時(shí)： 6， 7， 8， 9， 10 巖土鉆鑿工程學(xué) Ⅰ 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆頭 機(jī)械式鉆進(jìn)方法主要有： ① 硬質(zhì)合金、金剛石、鋼粒、牙輪鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)（伴有循環(huán)沖洗介質(zhì)）和長(zhǎng)螺旋回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)（干式）； ② 采用液動(dòng)、氣動(dòng)孔底沖擊器的沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)； ③ 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)； ④ 振動(dòng)鉆進(jìn)。上述方法中使用最廣泛的是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。 選擇回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆頭的一般原則是：在軟巖和中硬巖層中用硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆頭；在中硬及部分中硬以上巖層中采用銑齒牙輪鉆頭；在硬巖中采用金剛石鉆頭或鋼粒鉆頭；在硬脆巖層中采用鑲齒牙輪鉆頭。鉆孔的直徑取決于鉆進(jìn)目的、鉆孔結(jié)構(gòu)和鉆進(jìn)方法。金剛石鉆頭主要用于59mm， 76mm的小口徑；鋼粒鉆頭主要用于 91mm以上的口徑；硬質(zhì)合金和牙輪鉆頭則既可鉆進(jìn)小口徑，又可鉆進(jìn)大口徑水井、工程施工孔和淺井。 鉆探工作量中有 50%以上是用硬質(zhì)合金鉆頭完成的。 幾乎可鉆性Ⅰ ～ Ⅵ 級(jí)的所有巖石都可用硬質(zhì)合金鉆進(jìn)， 不含石英的 Ⅷ ～ Ⅸ 級(jí) 火成巖也可用硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)（尤其是小口徑鉆頭）。 巖土鉆鑿工程學(xué) Ⅰ 一、鉆探用硬質(zhì)合金的特性 通常鉆頭切削具采用鎢鈷類硬質(zhì)合金。碳化鎢為骨架材料，它的高硬度保證了硬質(zhì)合金的耐磨性；鈷粉為粘結(jié)劑，保證了硬質(zhì)合金的韌性。 表 41中列出了 YG類硬質(zhì)合金的性能對(duì)比資料。由表中數(shù)據(jù)可知，隨著含鈷量的增大，硬質(zhì)合金的耐磨性有所減弱，而抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性有所提高。在成分相同的鎢鈷類硬質(zhì)合金中， WC的顆粒越細(xì)，則硬質(zhì)合金的硬度越大，耐磨性越強(qiáng)。反之抗彎強(qiáng)度提高，韌性增強(qiáng)。 實(shí)踐證明，采用含鈷量不高的粗顆粒硬質(zhì)合金切削具有助于提高鉆進(jìn)效率，并保證一定的鉆頭壽命。 巖土鉆鑿工程學(xué) Ⅰ 表 41 YG類硬質(zhì)合金的性能表 合金牌號(hào) 化學(xué)成分（％） 物理機(jī)械性質(zhì) 特性及用途 WC Co 密度（ g/cm3） 硬度（ HRA） 抗彎強(qiáng)度（ MPa） YG3x 97 3 ～ 92 1050 耐磨性最好 ,沖擊韌性最差 ,用于金屬切削 YG4c 96 4 ～ 90 1400 適用于均質(zhì)和軟質(zhì)互層地層中回轉(zhuǎn)鉆進(jìn) YA6 91～ 93 6 ～ 92 1400 加有少量 TaC成分 ,提高了硬度 YG6 94 6 ～ 1400 適用于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，使用效果僅次于 YG4c YG6x 94 6 ～ 91 1350 細(xì)粒合金，強(qiáng)度接近 YA6，耐磨性較YA6高 YG8 92 8 ～ 89 1500 地質(zhì)勘探和石油回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用主要品種 YG8c 92 8 ～ 88 1750 粗粒合金，沖擊韌性較高適于沖擊回轉(zhuǎn) 鉆進(jìn) YG11c 89 11 ～ 87 2022 耐磨性最差，沖擊韌性最高，適于沖擊回轉(zhuǎn)鑿巖 YG15 85 15 ～ 87 2022 注：硬質(zhì)合金中的附加字母 x表示細(xì)粒合金， c表示粗粒合金。 巖土鉆鑿工程學(xué) Ⅰ 選用硬質(zhì)合金切削具的基本原則： 硬質(zhì)合金切削具主要有薄片狀、方柱狀、八角柱狀和針狀等。 確定硬質(zhì)合金的牌號(hào)后，選擇切削具形狀與規(guī)格的一般原則： 片狀硬質(zhì)合金：刃薄，易于壓入和切削巖石，但抗彎能力差，適用于 Ⅰ ～ Ⅴ 級(jí)軟巖，它在鉆頭體上的出刃應(yīng)大些。 柱狀硬質(zhì)合金：抗彎能力較強(qiáng)，壓入阻力也較小，主要適用于Ⅳ ～ Ⅶ 級(jí)中硬巖石，其中 八角柱狀 切削具抗崩能力強(qiáng)，利于排粉和破巖，并易于焊牢，故在較硬巖層和裂隙發(fā)育的地層中得到廣泛的應(yīng)用。 針狀和薄片狀硬質(zhì)合金：主要用于鑲焊自磨式鉆頭，在硬地層或研磨性巖石中使用。 巖土鉆鑿工程學(xué) Ⅰ 二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過程 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，切削具在軸向力的作用下壓入巖石，在回轉(zhuǎn)水平力的作用下沿孔底破碎巖石。軸向力和水平力的共同作用導(dǎo)致孔底巖石以薄的螺旋層形式被連續(xù)破碎。 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的機(jī)械鉆速 vm取決于切削具切入巖石的深度和鉆頭轉(zhuǎn)速： vm=60nmh1 式中： n鉆頭轉(zhuǎn)速， r/min； m鉆頭上切削具個(gè)數(shù)； h1每個(gè)切削具每轉(zhuǎn)切入巖石的深度。 巖土鉆鑿工程學(xué) Ⅰ 影響切入深度的主要因素有： (1) 巖石破碎工具上的軸向力大??； (2) 巖石的物理力學(xué)性質(zhì)及破碎下來的巖屑從孔底清除的速度； (3) 切削具的硬度、幾何形狀及其在鉆頭工作唇面上的布置方式； (4) 鉆頭的轉(zhuǎn)速與切削具的磨鈍程度。 巖土鉆鑿工程學(xué) Ⅰ （一）塑性巖石的孔底破碎過程 鉆頭上切削具切入巖石的必要條件是：切削具與巖石接觸面上的單位壓力必須大于（最小等于）巖石的極限抗壓入硬度，即： Py≥HyF0 式中： Hy巖石的壓入硬度； F0切削具刃尖處與巖石的接觸面積。
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