【正文】 主要鉆進(jìn)對(duì)象。因此 切屑是連續(xù)、平穩(wěn)的，其切削槽寬與切削具刃寬相同。 ??tg0 yybHPh ?巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 回轉(zhuǎn)切削過程 ? 切削具切入巖石并回轉(zhuǎn)，在水平力 Px作用下，壓迫前面的巖石使發(fā)生塑性變形并不斷地向自由面滑移 —— 切削作用 。 ～ 50176。 ??tg0 yybHPh ?巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 上式表明： ? 塑性巖石的切入深度 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 。 即： Py≥Hy F0 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。 Vm=60nmh1 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。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 ? 選擇切削具形狀的一般原則是： （ 1）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； （ 2）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 ； 八角柱狀 合金的 抗崩能力強(qiáng)，利于排粉 和破巖，并易于焊牢，在裂隙發(fā)育 和 較硬地層中應(yīng)用廣泛； （ 3）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。 （ 3）硬質(zhì)合金特性： ? 含鈷量 ↑ —— 相對(duì)密度 ↓ ,硬度 ↓ ,耐磨性 ↓ ,抗彎強(qiáng)度 ↑ ,沖擊韌性 ↑ ； ? WC的顆粒 ↓ —— 硬度 ↑ ,耐磨性 ↑ ； ? 反之 WC的顆粒 ↑ —— 則抗彎強(qiáng)度 ↑ 、韌性 ↑ 。稱為 YG類合金。 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(jí)軟的沉積巖、 中硬的 5— 7級(jí)及部分 8級(jí)巖漿巖和變質(zhì)巖）。 ⑤ 金剛石鉆頭主要用于 5 76（ 75）、 91 mm的小口徑； ⑥ 鋼粒鉆頭主要用于 91mm以上的口徑； ⑦ 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。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(dòng)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）。第四章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆頭 一、 硬質(zhì)合金鉆頭及其孔底的碎巖過程 二、 金剛石鉆頭及其孔底碎巖過程 三、 鋼粒鉆頭及其孔底碎巖過程 四、 牙輪鉆頭及其孔底碎巖過程 五、 全面鉆進(jìn)與鉆頭 國家精品課程 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第四章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆頭 ? 巖土鉆進(jìn)（井）方法絕大多數(shù)是機(jī)械方式，主要有： ① 伴有循環(huán)沖洗介質(zhì)的硬質(zhì)合金、金剛石、鋼粒、牙輪鉆頭 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和長螺旋干式回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)； 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)。 ? 使用最廣泛的是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 ? 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)選擇鉆頭的一般原則是： ① 在軟巖和中硬巖層中用硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆頭； ② 在中硬及部分中硬以上巖層中采用銑齒牙輪鉆頭； ③ 在硬巖中采用金剛石鉆頭或鋼粒鉆頭； ④ 在硬脆巖層中采用鑲齒牙輪鉆頭。 第四章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆頭 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 0、 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)。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 一、鉆探用硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金的特性 （ 1）鉆探用的鎢 (WC) 鈷 (Co)合金 ,以碳化鎢粉末為骨架，鈷粉末為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制成。 （ 2）牌號(hào)的意義：如 YG8c： 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。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 選用硬質(zhì)合金切削具的基本原則 合金切削具形狀主要有： 薄片狀、方柱狀、八角柱狀和針狀等。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 二、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 。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 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 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或至少等于巖石的抗壓入硬度。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 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）。 ? 雖然 β角越小切削具刃尖切入巖石越容易 ， 但如果 β很小則切削具會(huì)很快崩裂 ， 實(shí)際上 β角的最小值為 45176。 。 ? 在切屑的裂隙尚未發(fā)展到全面斷裂之前，下一切屑又發(fā)生滑移。 ? 實(shí)際上，由于振動(dòng)、沖刷， 巖屑將碎裂并被沖洗液帶至地表； ? 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 。理論上，切削具切入需要很大的軸向力，而在雙向力的同時(shí)作用下實(shí)際的 Py力為（ 1/6~1/13）。巖石破碎大體分三個(gè)階段： 切入巖石，巖石剪切破碎，前移碰撞刃前巖石。繼續(xù)前 移產(chǎn)生若干次小剪切。繼續(xù)擠壓 刃前 巖石（部 分被壓成粉狀）；同時(shí)， Px 力急劇增大，當(dāng) Px 力達(dá)到極限值時(shí)， 產(chǎn)生大的剪切破碎，然后 Px力突然減小。 切槽斷面近似于梯形?？椎椎钠扑檫^程沿著 傾角為 γ的螺旋面進(jìn)行。 三、硬質(zhì)合金切削具的磨損 ? 費(fèi)得洛夫得出磨損曲線。在分界點(diǎn) σ=σ0前后屬于兩種不同性質(zhì)的磨損 。切削具單位磨損量 W正比于切削具上的比壓 σ 。隨著切削具上的比壓 ↑，磨損量 W不僅未 ↑，反而出現(xiàn) ↓。 ? 切削具的磨損面積與鉆進(jìn)時(shí)間成正比，而機(jī)械鉆速與切削具接觸面積的平方成反比。 鉆頭在 t時(shí)間內(nèi)總進(jìn)尺為 得到 20 )( tSAvm ??? ?20022020200)1(2 tkvttSSSvvm ?????? ???? t m dtvH 0)1( 00tkvvm ??巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 ? 平均鉆速是進(jìn)尺 H 的一元線性方程 ， ? v0 是縱坐標(biāo)上的截距， ? k0 為直線的斜率。 Hkvv m 00 ??H vm v0 k0 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 硬質(zhì)合金切削具在孔底磨損的實(shí)際狀況 前述理論分析的基礎(chǔ)是假定切削具刃部為均勻磨損，實(shí)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。 尤其在高轉(zhuǎn)速、低鉆壓 的條件下鉆進(jìn)研磨性巖石時(shí)，切削具磨損更快。 應(yīng)根據(jù)巖性選用合適的硬質(zhì)合金牌號(hào)和型號(hào)，采用合理的鉆 頭唇面結(jié)構(gòu)。 (4) 采取等強(qiáng)度磨損的原則， 對(duì)磨損嚴(yán)重的內(nèi)外側(cè)面進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆頭 一、取心式硬質(zhì)合金鉆頭結(jié)構(gòu)要素 ? 一定數(shù)量的硬質(zhì)合金切削具，按一定的形式排布在鉆頭體上，形成鉆進(jìn)不同地層的鉆頭結(jié)構(gòu)。 鉆頭體 ? 硬合金切削具的支撐體，傳遞軸載和扭矩，承受切削具破巖的反作用力、孔底的動(dòng)載和摩擦。上有外螺紋與巖心管連接，內(nèi)壁有內(nèi)錐，便于卡取巖心。 ? 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。 ? 合理選擇 出刃 ：一般 1~3 mm。 ? 遇水膨脹或大量巖粉的軟地層，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 。 底出刃大?。?由切入深度和過水間隙兩部 分組成。一般為 2~5 mm。 階梯式可 增加切削具破碎巖石的自由面，容易產(chǎn) 生體積破碎。 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。 ~50176。 ， Ⅴ ～ Ⅶ 級(jí)巖石； ?β=90176。 （ 2） 選擇鑲焊形式（正斜鑲、直鑲、負(fù)斜鑲）應(yīng)考慮下述原則： ? ?