درون یک مته باکیفیت چیست: متالورژی پشت متراژ
یک مته از بیرون ساده به نظر میرسد. یک بدنه فولادی. چند دکمه کاربیدی که به آن فشار داده شده است. یک اتصال رزوهدار یا مخروطی. اما تفاوت بین متهای که ۳۰۰ متر سوراخ میکند و متهای که در ۸۰ متر میمیرد، تقریباً کاملاً نامرئی است - این تفاوت در ترکیب فولاد، عملیات حرارتی و نحوه قرارگیری قطعات در بدنه است.
در اینجا به اجزای داخلی یک مته باکیفیت و نحوه استفاده از این اطلاعات هنگام خرید میپردازیم.
سختترین شرایط کاری در مهندسی
بیایید عملکرد مته را در نظر بگیریم. این مته در هر دقیقه ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ ضربه وارد میکند. هر ضربه بین ۲۵ تا ۵۰۰ ژول انرژی دارد - که حداکثر آن تقریباً معادل انرژی دهانه یک تفنگ شکاری است که هزاران بار در دقیقه وارد میشود. در همین حال، مته در آب یا هوای پرفشار حاوی ذرات سنگ ساینده غوطهور است. مته همزمان تحت کشش، فشار، خمش و پیچش قرار دارد.
حالت شکست ناشی از آن - خستگی ناشی از خوردگی تنشی - دلیل آن است که عمر مفید یک مته در دقیقه تا ساعتها زمان تماس واقعی با سنگ اندازهگیری میشود. هیچ قطعه فولادی تولید انبوه دیگری تحت این ترکیب از بارگذاری چرخهای، سایش و خوردگی عمل نمیکند. مسلماً مته، ابزاری است که بیشترین سوءاستفاده را در صنعت دارد.
به همین دلیل است که کیفیت از قیمت مهمتر است. مته ای که از فولاد نامناسب ساخته شده باشد، یا قطعات آن به طور نادرست نصب شده باشند، نه تنها کمتر سوراخکاری میکند، بلکه به گونهای خراب میشود که هزینه آن از خود مته بیشتر میشود.
متههای تیغهای در مقابل متههای دکمهای: چرا متههای دکمهای برنده شدند؟
برای دههها، مته غالب در چین مته تیغهای بود - مته قلمی، مته ضربدری یا مته X شکل، با تیغههای کاربیدی که در سراسر سطح آن لحیم شده بودند. متههای قلمی به تنهایی بیش از ۸۰ درصد تولید را تشکیل میدادند. آنها ساده، ارزان و برای سوراخهای کوچک و کمعمق مناسب هستند.
اما متههای تیغه محدودیتهای سختی دارند. تیغه کاربیدی تحت فشار قرار میگیرد - نیروی ضربه، تیغه را در امتداد سطح مقطع آن از هم جدا میکند. فشار بدترین حالت بارگذاری برای کاربید است. هندسه تیغه همچنین قطر را محدود میکند: متههای قلمی حدود ۴۵ میلیمتر، متههای عرضی حدود ۶۴ میلیمتر و متههای X حدود ۸۹ میلیمتر بیرون میآیند. قطرهای بالاتر از این، تیغه نمیتواند در برابر فشار مقاومت کند و زود میشکند.
متههای دکمهای بازی را تغییر دادند. به جای یک یا دو تیغه، سطح مته دارای چندین دکمه کاربیدی مجزا است. هر دکمه عمدتاً به صورت فشاری بارگذاری میشود - ضربه، دکمه را به سنگ و به بدنه مته فشار میدهد. فشار کاری است که کاربید به بهترین شکل انجام میدهد. دکمهها را میتوان آزادانه در سراسر سطح مته قرار داد، بنابراین هیچ محدودیتی در قطر وجود ندارد و هیچ نقطه کوری وجود ندارد که سنگ در آن نشکند. خرد کردن چند نقطهای کارآمدتر از تراشیدن با تیغه است.
نتیجه عملی: متههای دکمهای سریعتر متهکاری میکنند، بین هر بار سنگزنی دوام بیشتری دارند و در قطر سوراخهای بزرگتر کار میکنند. آنها تا حد زیادی جایگزین متههای تیغهای در حفاریهای مدرن شدهاند، به خصوص در کاربردهای مکانیزه و سوراخهای عمیق که تعویض مته گران است.
اتصال: مخروطی در مقابل رزوه ای
متههای دکمهای در دو نوع اتصال موجود هستند. متههای مخروطی با اتصال اصطکاکی روی میلههای مخروطی قرار میگیرند - ساده، ارزان، مناسب برای حفاری دستی و سوراخهای کمعمق. متههای رزوهدار روی میلههای رزوهدار پیچ میشوند - ساخت آنها پیچیدهتر است، اما برای دکلهای حفاری هیدرولیکی که انرژی ضربه و گشتاور چرخشی بالاتر نیاز به اتصال مثبت دارند، ضروری هستند.
متههای دکمهای رزوهدار برای جامبوهای هیدرولیک، محصولات سطح بالای بازار هستند. الزامات تلرانس تولید بسیار دقیق است و عواقب خرابی آنها جدی است - متهای که در اواسط سوراخ یک جامبوی تولیدی خراب شود، علاوه بر هزینه سر مته، زمان از کار افتادگی و احتمالاً گیر کردن نخ را نیز به همراه دارد. این بخشی است که متههای وارداتی از ساندویک و اطلس کوپکو از نظر تاریخی در آن تسلط داشتهاند و شکاف بین تولید خوب و متوسط بیشترین است.
سه راه برای تعمیر یک قطعهی داخلی
نحوه قرارگیری دکمههای کاربیدی در بدنه مته، نحوه خرابی مته و مدت زمان لازم برای رسیدن به آن را تعیین میکند. سه روش وجود دارد:
لحیم کاری (جوشکاری).قدیمیترین روش. یک سوراخ ایجاد کنید، دکمه را داخل آن قرار دهید، آن را با لحیم مس یا نقره لحیم کنید. ساده، ارزان، با تلرانس ابعادی قابل چشمپوشی. اما اتصال لحیم نقطه ضعفی دارد. ممکن است تحت ضربه مکرر خراب شود. لحیم میتواند به طور ناهموار جریان یابد و حفرههایی ایجاد کند. متههای لحیمکاری شده عمر کوتاهتری دارند و تلفات قطعه داخلی بیشتری دارند. این روش بیشتر در متههای مخروطی کوچک و ارزان قیمت باقی مانده و در حال از بین رفتن است.
پرس سرد (تداخل سنجی).این دکمه کمی بزرگتر از سوراخی است که در آن قرار میگیرد. یک پرس هیدرولیک آن را به داخل فشار میدهد و تغییر شکل الاستیک بدنه فولادی، دکمه را محکم میگیرد. این روش رایجترین روش است زیرا سریع و قابل تکرار است. اما خود فرآیند پرس میتواند به دکمه یا دیواره سوراخ آسیب برساند - ترکهای ریز که بعداً به محلهای شکست تبدیل میشوند. متههای پرس سرد برای استفاده متوسط مناسب هستند، اما معمولاً در اواخر عمر، به خصوص تحت ضربه زیاد، قطعات داخلی خود را از دست میدهند.
پرس گرم (انطباق حرارتی با شرینک).بهترین روش، و روشی که تولیدکنندگان برتر برای متههای مرغوب استفاده میکنند. بدنه فولادی گرم میشود و سوراخهای جاگذاری را منبسط میکند. دکمهها با حداقل نیرو فرو میروند. با سرد شدن و کوچک شدن بدنه، دکمهها به طور یکنواخت در جای خود قرار میگیرند. از آنجا که دکمهها و بدنه تقریباً هیچ فشار مکانیکی در حین جاگذاری تجربه نمیکنند، هیچ آسیبی در اثر فشار وارد نمیشود. این گیرش یکنواختتر و قابل اعتمادتر از پرس سرد است. به همین دلیل است که متههای پرس گرم، جاگذاریهای خود را مدت طولانیتری نگه میدارند، به خصوص در اواخر عمر که متههای پرس سرد شروع به از دست دادن دکمهها میکنند.
اگر متههای دکمهای رزوهدار مرغوب میخرید، در مورد روش اتصال آن سوال کنید. فشار داغ یک ادعای واقعی از طرف سازنده با پیامدهای عملکردی واقعی است، نه یک زبان بازاریابی.
فولادی که همه چیز را در کنار هم نگه میدارد
فولاد بدنه مته باید سه کار متناقض انجام دهد: به اندازه کافی سخت باشد که در برابر سایش مقاوم باشد، به اندازه کافی محکم باشد که در اثر ضربه ترک نخورد و در تمام طول عمر مته، قطعات داخلی را محکم نگه دارد. این یک ویژگی بسیار مهم است.
برای متههای پرس گرم، فولاد بدنه به موارد زیر نیاز دارد: سختی ۴۰-۵۰ راکول آر سی پس از عملیات حرارتی، استحکام خستگی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا، پایداری حرارتی خوب (به طوری که در گرمای حفاری نرم نشود) و ضریب انبساط حرارتی کنترل شده (به طوری که گیره پرس گرم به طور قابل اعتمادی کار کند).
آلیاژی که این ویژگی را ارائه میدهد، یک فولاد کربن متوسط با دقت متعادل است:
کربن (0.42-0.48٪):استحکام و سختی را فراهم میکند. اگر خیلی کم باشد، بدنه نرم میشود. اگر خیلی زیاد باشد، استحکام لازم برای مقاومت در برابر ضربه را از دست میدهد.
سیلیکون (0.15-0.30٪):فولاد را از طریق محلول جامد تقویت کرده و چقرمگی را بهبود میبخشد.
منگنز (0.60-0.90٪):سختی پذیری را بهبود بخشیده و ساختار دانه را اصلاح می کند.
مولیبدن (0.90-1.10٪):از تردی ناشی از بازپخت جلوگیری میکند و استحکام در دمای بالا را بهبود میبخشد - بسیار مهم است زیرا بدنه مته در حین کار داغ میشود.
کروم (۰.۹۰-۱.۲۰٪):سختیپذیری و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود میبخشد، که این امر به دلیل کارکرد مته در آب و دوغاب ساینده اهمیت دارد.
نیکل (0.40-0.70%):استحکام را بهبود میبخشد، اما گران است، بنابراین در حداقل سطح مؤثر نگه داشته میشود.
بدنهی مته ساخته شده از این ترکیب، که به درستی عملیات حرارتی شده باشد، قطعات داخلی خود را نگه میدارد، در برابر سایش مقاوم است و در برابر ضربه مقاوم است. بدنهی مته ساخته شده از هر آلیاژی که ارزانترین باشد، هیچ یک از این کارها را به طور قابل اعتمادی انجام نمیدهد.
این به چه معناست وقتی که شما در حال خرید هستید
دفعهی بعد که دو مته که در برگه مشخصات یکسان به نظر میرسند را با هم مقایسه میکنید، به یاد داشته باشید چه چیزی را نمیتوانید ببینید. ترکیب فولاد. عملیات حرارتی. روش نصب اینسرت. اینها جایی هستند که تفاوت هزینه وجود دارد و تفاوت متراژ از آنجا ناشی میشود.
یک مته ارزان اگر در عمق ۶۰ متری مته سوراخ نشود، دیگر ارزان نیست. یک مته مرغوب اگر ۴۰۰ متر حفاری کند و از سایش معمولی در امان بماند، گران نیست. متالورژی همان متراژ است. بفهمید درون آن چیست، آنگاه خواهید فهمید که واقعاً برای چه چیزی پول میدهید.
