【正文】 際鉆進(jìn)中， 切削具出刃的內(nèi)、外側(cè)磨損量是不均勻的， 即： y外 ＞ y內(nèi) ＞ y， t外 ＞ t內(nèi) ＞ t 切削具底端也不是被磨損成平面，而是呈圓弧形，刃前緣和后緣磨損更厲害（圖 47）。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 四、硬質(zhì)合金切削具的磨損 關(guān)于切削具的磨損問題的研究 設(shè)鉆進(jìn)的初始鉆速為 v0=A/S02， 上式可寫成：式中： k0—— 鉆速下降的特征系數(shù) ， k0=θ /S0。即 在體積破碎條件下，切削具的磨損主要不取決于軸向壓力，而取決于巖石的硬度、切削具的材質(zhì)及切削具的磨鈍面積。 （ 1） 曲線 Ⅰσ ＜ σ 0， 切削具未能有效吃入巖石，鉆進(jìn)處于表面破碎。孔底的破碎過程沿著 傾角為 γ 的螺旋面進(jìn)行 。繼續(xù)擠壓 刃前 巖石（部分被壓成粉狀）；同時， Px 力 急劇增大，當(dāng) Px 力 達(dá)到極限值時，產(chǎn)生大的剪切破碎，然后 Px力突然減小。巖石破碎大體分三個階段： Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 （二）彈塑性巖石的孔底破碎過程 切入巖石，巖石剪切破碎，前移碰撞刃前巖石 。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 （一）塑性巖石的碎巖情況 回轉(zhuǎn)切削過程 實(shí)際上，由于鉆具的振動、沖洗液的沖刷，切削的 巖屑是碎裂成巖粉被沖洗液帶至地表； 在 Py 和 Px 共同作用下 的切入比 Py單獨(dú)作用下 切入更容易 ，也 切入的更深 。 。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 （一）塑性巖石的碎巖情況 切 入 巖石的 過 程 塑性巖石中，切削具切入巖石如 圖 示（切削具未磨 鈍 ） ， 根據(jù)各力的平衡關(guān)系，可推 導(dǎo) 出切入深度的關(guān)系式： 式中： Py—— 切削具上的 軸載 力， N； b—— 切削具的刃 寬 ， mm； β—— 切削具的刃角，度； Hy—— 巖石的 壓 入硬度； η —— 摩擦力影響系數(shù)（ η 小于 1）。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 三、硬合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過程 硬合金鉆進(jìn)的過程，實(shí)際上是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 切削碎巖 ； 在軸向力和水平力的共同作用下，孔底巖石 以薄的螺旋層形式連續(xù)被破碎 。 （ 2）牌號的意義： 合金牌號如 YG8c的意義為： YG— 鎢 鈷系硬質(zhì)合金； 8— 鈷的百分含量為 8%； c（ x） — 粗（細(xì)）粒合金。 （ 5）鉆孔質(zhì)量容易保證，巖心采取率較高，孔斜較小。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 一、 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的基本概念與特點(diǎn) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的基本概念 利用 鑲焊 在 鉆頭鋼 體上的硬 質(zhì) 合金切削具作 為 碎巖的工具， 這 種 鉆進(jìn) 方法稱 為 硬合金 鉆進(jìn) 。 在硬巖中采用金剛石鉆頭或鋼粒鉆頭； ④ 在軟巖和中硬巖層中用硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆頭； ② 上述方法中，使用最廣泛的是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是在回轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上增加孔底沖擊載荷；鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)主要用于水井施工；振動鉆進(jìn)、長螺旋干式回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)主要用于在土壤和軟巖中打淺孔（工程施工）。 金剛石鉆頭主要用于 5 76（ 75）、 91 mm的小口徑； ⑥ 硬合金 鉆進(jìn) 是巖土 鉆 掘工程中的一種主要 鉆進(jìn) 方法，它用于 軟 巖 層 及中硬巖 層 的 鉆進(jìn) （ 1— 4級軟 的沉積巖、中硬的 5— 7級 及部分 8級 巖 漿 巖和 變質(zhì) 巖）。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 二、鉆探用硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金的特性 （ 1）鉆探用的鎢 — 鈷合金： 主要是碳化鎢（ WC） — 鈷 (Co)系硬質(zhì)合金。 （ 3）硬質(zhì)合金的特性： 合金中含鈷量增加，相對密度下降，硬度、耐磨性降低，而抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性增高； WC的顆粒越細(xì)，硬度越大、耐磨性越強(qiáng)；反之，則抗彎強(qiáng)度、韌性增強(qiáng)。 根據(jù)所鉆巖石的不同，其破碎方式也不相同，可分為 塑性巖石的碎巖 和 彈 塑性巖石的碎巖 兩種情況。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 （一）塑性巖石的碎巖情況 切 入 巖石的 過 程 上式表明： 塑性巖石切削具的切入深度 h0與軸向力 Py成正比，而與切削具的刃角 β 、 刃寬 b、 巖石的壓入硬度 Hy成反比。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 （一）塑性巖石的碎巖情況 回轉(zhuǎn)切削過程 切削具切入巖石并回轉(zhuǎn)時，在水平力 Px作用下，壓迫其前面的巖石，使之發(fā)生塑性變形并不斷地向自由面滑移，稱為 切削作用 。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 三、硬合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過程 （二）彈塑性巖石的孔底破碎過程 彈塑性巖石是硬質(zhì)合金鉆頭的主要鉆進(jìn)對象。 刃前接觸面很小， 擠壓 力 較 大，小剪切破碎 。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 （二）彈塑性巖石的孔底破碎過程 切削具不斷向前推進(jìn)，重復(fù)著壓碎、小剪切、大剪切的循環(huán)過程。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 四、硬質(zhì)合金切削具的磨損 硬合金鉆進(jìn)時，隨著切削具破碎孔底巖石，切削具本身不斷被磨損，對機(jī)械鉆速產(chǎn)生影響。此時切削具單位時間的磨損量 W正比于切削具上的比壓 σ 。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 四、硬質(zhì)合金切削具的磨損 切削具的磨損與鉆進(jìn)時間、鉆進(jìn)速度的關(guān)系 費(fèi)得洛夫提出，在一定條件下切削具的磨鈍面積 S 和機(jī)械鉆速 vm分別為： S（ t） =S0 +θ t ； 式中： S0—— 切削具的初始面積， mm2； t—— 磨損時間， min； θ —— 取決于巖石性質(zhì)的磨損系數(shù)， mm2/min。 鉆頭在 t時間內(nèi)總進(jìn)尺為 ， 代入 vm得到 。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 減輕切削具磨損的措施 (1) 避免切削具在表面破碎狀態(tài)下工作。 (3) 及時修磨切削具， 減小初始接觸面積，降低其磨損率。這些決定鉆頭結(jié)構(gòu)的因素稱為硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素。上端車有外螺紋與巖心管連接，內(nèi)壁上設(shè)計(jì)有內(nèi)錐，便于卡取巖心 。 設(shè) 置不合理的危害： 出刃 過 大，合金抗外力的能力降低、碎巖 斷面和功耗增大， 鉆 孔 易 彎曲。在遇水膨脹或有大量巖粉的軟地層鉆進(jìn)時，必須加焊肋骨，增大內(nèi)、外環(huán)狀空間，一般取內(nèi)、外出刃 3～ 6mm ， 底出刃 4～ 5mm 。一般為 2~5 mm。 切削具在鉆頭唇面 上有 三種鑲焊方式： 正斜鑲， 直鑲， 負(fù)斜鑲。 ， 用于 Ⅴ ～ Ⅶ 級 巖石； ③ β =90176?！?80176。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第二節(jié) 取心式硬質(zhì)合金鉆頭 硬質(zhì)合金切削具在鉆頭體上的布置方式 切削具的排列方式有：單（雙）環(huán)排列、多環(huán)排列、密集排列等。但是，由于 軸 向 載 荷有限， 單 個切削具上的 載 荷不足，只能形成表面破碎；同 時 ，切削具數(shù)目太多，使剪切體 變 小，孔底冷卻效果 變 差。保證切削具的冷卻和孔底及時排粉。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第二節(jié) 取心式硬質(zhì)合金鉆頭 二、取心式硬 質(zhì) 合金 鉆頭（一）取心式硬質(zhì)合金鉆頭分類 按切削具的磨損形態(tài)，硬合金鉆頭分為 磨銳式 和 自磨式。 自磨式硬 質(zhì) 合金 鉆頭 采用小斷面切削刃，磨損后，接觸面積不變，無變鈍的弱點(diǎn)，機(jī)械鉆速基本平穩(wěn)。 ① 螺旋肋骨 鉆頭 特點(diǎn)： 流通 載 面大，孔底干 凈 ， 鉆進(jìn) 效率 較高。有菱形與斜角薄片等形式。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第二節(jié) 取心式硬質(zhì)合金鉆頭 （二）取心式硬質(zhì)合金鉆頭 中硬及較硬巖層用的鉆頭 鉆進(jìn)該類 巖 層鉆頭 形式很多，主要有： （ 1）內(nèi)外 鑲 硬 質(zhì) 合金 鉆頭 ：將四方柱或大八角硬 質(zhì) 合金在鉆頭 底唇面分內(nèi)外出刃分 環(huán) 排列，斜 鑲 或直 鑲 。單雙粒硬合金鉆頭可鉆進(jìn) 4~5級巖石，品字形硬合金鉆頭可鉆進(jìn) 4~6級巖石。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第三節(jié) 金剛石及其孔底碎巖過程 金 剛 石是迄今 為 止人 類發(fā)現(xiàn) 的最 堅(jiān) 硬的研磨切削材料，已廣泛的 應(yīng) 用于 現(xiàn) 代工 業(yè) 。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第三節(jié) 金剛石及其孔底碎巖過程 二、鉆探用金剛石 鉆探用金剛石的分類 鉆探用金剛石按成因分為天然的、人造的兩大類。 聚晶是由 細(xì) 小的金 剛 石 顆 粒、粘合 劑燒結(jié) 成 較 大 顆粒的多晶金 剛 石； 金 剛 石復(fù)合片（ PDC）是由一 層金 剛 石多晶薄 層 、一 層較 厚的硬 質(zhì) 合金 層 復(fù)合而成。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù)第三節(jié) 金剛石及其孔底碎巖過程 金剛石的特性 （ 1）金剛石為碳的結(jié)晶體，晶體結(jié)構(gòu)為正四面體，碳原子之間以共價(jià) 鍵 相 連 ， 結(jié) 構(gòu)非常 穩(wěn) 定。耐磨性是 鋼 的 2022~5000倍。 鉆探用金剛石常用一克拉（ ） 多少?；蜻^篩網(wǎng)目數(shù)（每平方英寸的網(wǎng)格數(shù)）來衡量。 人造 單 晶晶形分 為 5種 ： ① 完整晶體。強(qiáng) 度 較 高，但形狀尚好，在 鉆 探中的 應(yīng) 用占有一定比例。 ④ 連 晶。 許多小的晶體無規(guī)則地聚合叢生稱為聚晶體。 用于鉆探的人造金剛石強(qiáng)度一般在 2500Mpa以上，即： 60（ 60目）單晶單粒的抗壓值在 85N以上。孔底某一點(diǎn)經(jīng)多次重復(fù)加載，產(chǎn)生破碎，碎巖過程 具有疲勞破碎的性質(zhì) 。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第三節(jié) 金剛石及其孔底碎巖過程 多刃研磨切削 孕 鑲鉆頭 金 剛 石 顆 粒小，且埋藏于胎體之中， 鉆進(jìn) 中必須自磨出刃才能 維 持 鉆 速恒定而不衰減。 如果孕鑲金剛石鉆頭的胎體性能與所鉆巖石不適應(yīng)或沒有足夠的鉆壓，胎體不能超前磨耗，鉆進(jìn)中表現(xiàn)為 鉆頭 “ 打滑 ”，鉆速迅速下降。 金 剛 石 鉆頭 的種類有： 天然、人造； 電鍍、熱壓；單 管 、 雙管； 繩 索取心、定向鉆進(jìn) ；取心、全面； 礦 山、油井；等等。 鉆頭、擴(kuò)孔器、巖心管與套管之間有嚴(yán)密的級配關(guān)系。 對鉆頭 胎體性能的要求是： 胎體 能 牢固地包 鑲 金 剛 石。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第四 節(jié) 金 剛 石 鉆頭 和 擴(kuò) 孔器 (一 )金 剛 石 鉆頭 胎體 孕鑲鉆頭鉆進(jìn)時，胎體的磨損速度應(yīng)適當(dāng)超前于金剛石的磨損速度，使金剛石不斷出刃。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘