牙轮钻头的发展历史与展望

综观牙轮钻头在各个时期的发展情况可知,牙轮钻头齿和轴承的不断改进,使钻头的使用寿命、单只进尺和钻速不断提高。实践表明,硬质合金镶齿、密封润滑、滑动轴承和高速喷射组合的“四合一”钻头,在目前的牙轮钻头中占主导地位。作者指出:今后牙轮钻头研究工作的重点是提高钻头的钻速。为此,应优化牙轮齿形和布齿方案,挖掘水力系统的潜力,改进轴承结构和提高钻头零件的机械设计技术。     

强化热压烧结孕镶金刚石钻头试验研究

在分析常规热压方法不足的基础上,通过试验表明提高热压温度与烧结压力可以有效提高孕镶金刚石钻头的力学性能。针对强化热压方法的特点,设计专用的预合金粉胎体材料体系进行烧结试验,并对其进行硬度、耐磨性与密度测试。试验结果表明,相较于普通热压试件而言,强化热压烧结的试样硬度平均提高约HRC 1.8,磨损量平均下降约2.1 mg,密度平均提高1.23%;野外钻进试验表明,强化热压钻头与普通热压钻头的钻进时效基本持平,但使用寿命平均提高了14.4m/个。试验结果表明强化热压方法具有明显的优势,可以兼顾高效与长寿命的钻进效果,为研究高性能的孕镶金刚石钻头打下了良好的基础。     

钻进过程中金刚石钻头磨损规律试验研究

为了研究人造金刚石孕镶钻头(以下简称钻头)磨损规律，采用均质人造岩石(瓷砖)进行钻进试验，并在试验过程中采用对钻头唇面进行连续显微照相和将钻头称重的方法，获得以下三点结论：(1)在钻进过程中，钻头唇面上出露出的金刚石量呈周期性变化，每变化一个周期钻头就换一层新的金刚石；(2)钻头的钻速随钻头唇面出露金刚石量而变化，金刚石出露多，钻头钻速高，反之亦然；(3)钻头磨损速度随钻头钻速的变化而变化，钻头钻速高，钻头磨损速度快，反之亦然。     

夹层式结构在金刚石钻头上的应用

采用冷压成型夹层和加灰(过渡层)热压烧结法制备了一种夹层结构金刚石钻头.经与普通金刚石钻头进行对比试验发现,夹层结构钻头速度和使用寿命比普通钻头有了明显的提高,其原因是由于钻头工作时岩脊的体积破碎作用.这样初步找到了一种既能提高金刚石钻头钻进速度,又能增加金刚石钻头寿命的制造方法.     

基于CAD的注水管内壁除垢钻头设计

针对注水管线长期使用后内壁结垢现象严重,导致工作管径大幅缩小,注水效率降低等问题,对注水管内壁结垢物特点和钻削除垢方法进行了分析,并研究了钻头破碎垢物机理和切屑形成过程。选用多刃错齿钻头为钻型基础进行了结构分析;针对加工对象改进了钻头结构和刀齿分布规律,得到了除垢钻头结构方案。以注水管内壁和垢物为研究对象,建立有限元模型进行静态应力分析,得到了应力云图和路径曲线图,显示了钻削过程管壁应力状态。     

薄壁金刚石钻头的研制和在电熔锆刚玉耐火材料中的应用

电熔锆刚玉砖具有高硬度、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等特点,因而成为玻璃熔窑的关键筑炉材料.文章通过复合电镀方法研制和生产薄壁金刚石钻头.在研制过程中,对金刚石钻头的胎体配方进行了优化,确定了电镀工艺参数,分析了金刚石参数等对钻进过程的影响,采用混目金刚石扩大了钻头的适用范围,提高了钻头的自锐性.研制的电镀薄壁金刚石钻头用于钻进锆刚玉砖耐火材料,其平均使用寿命达到6m,钻进时效为1.5m.使用结果表明胎体配方、工艺流程和电镀参数是合理的,电镀金刚石薄壁钻头是最适合钻进电熔锆刚玉砖的金刚石工具,加工后的锆刚玉砖具有精确的几何形状和高光洁度的表面.     

潜孔锤偏心跟管钻进在高压喷射灌浆中的应用

由冲积堆积的含漂砂卵砾石层和冲洪堆积含漂卵砾石夹砂土层组成的地层,是钻探工程中常见的一种典型的难钻进不稳定地层.文章介绍了通过采用潜孔锤偏心钻头跟管钻进法,克服了砂卵石成孔难点,加快了施工进度,保证了工程质量.     

牙轮钻头强化用YQ4堆焊层组织性能研究

利用自主开发Ni-Cr-B-Si-Cu合金粉研制了YQ4堆焊焊条,采用氧乙炔堆焊工艺制作了堆焊试样,利用剪切实验测试了堆焊层强度,冲击磨料磨损实验测试了试样的耐磨性,利用扫描电子显微镜观察了断口显微组织特征.实验结果表明:YQ4硬质合金堆焊层中过渡层组织细小,耐磨层中脆性硬质合金相上均匀分布了韧性微孔结构低熔点合金,硬质合金分布致密、均匀、多层堆垛,基体与过渡层以及硬质合金之间结合良好,平均剪切强度600 MPa,高于牙轮钻头工作要求,抗冲击磨料磨损能力提高近2倍,在组织与性能上都满足牙轮钻头齿面强化要求.     

空气冲旋钻头牙齿失效分析与新材料实验研究

针对目前空气冲旋钻头钻进中牙齿频繁断裂、脱落以及磨损严重,导致破岩效率低、使用寿命短等问题,采用纳米改型技术,在硬质合金中掺杂纳米Al2O3制备出Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料,对其性能、组织结构进行分析,对其耐磨性、耐冲击性进行实验研究,结果表明:加入3%的纳米Al2O3并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料的组织结构、细化晶粒,复合材料的耐磨性和耐冲击性能得到大幅提高,较硬质合金YG8提高4～8倍.为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性.