合金鑽頭有哪些特徵

Ⅰ 數控加工中心用的合金鑽頭和普通的鑽頭，鑽出來的孔有什麼不同嗎

合金鑽耐磨、硬度高、紅硬性優秀，使用壽命長，維護修磨少，可提高生產效率，由於能長時間保持刃口鋒利，自然產品合格率高，生產效率也高。
普通麻花鑽，就不說了。

Ⅱ 硬質合金鑽進

硬質合金的製成、分類及其應用已在本工種基礎知識分冊第二章第七節中做了介紹。這里主要針對硬質合金鑽進特點、鑽頭結構組成、鑽進基本原理、鑽進規程參數選用及其注意事項進行歸納闡述。

(一)硬質合金鑽進含義及特點

硬質合金鑽進是指將硬質合金鑲焊在鑽頭體上作為破碎岩石工具的一種鑽進方法。

硬質合金鑽進的特點是:操作簡便,鑽進技術參數容易掌握控制,孔內事故較少;在中硬以下岩層中鑽進效率高,鑽孔質量好,岩心光滑,採取率較高,孔斜較小,材料消耗少,鑽頭鑲焊工藝簡單,修磨方便,成本較低。但硬質合金硬度有限,強度和耐磨性尚嫌不足,在硬岩層中鑽進效率不高,鑽頭壽命不長。

(二)硬質合金鑽頭

硬質合金鑽頭分取心鑽頭和不取心鑽頭兩大類。鑽探用硬質合金鑽頭結構對鑽進效率、鑽頭壽命、鑽進規程和操作技術都有一定的影響。所以,一般選用硬質合金鑽進時,必須根據不同地層,選用不同結構形式的鑽頭。

1.硬質合金鑽頭結構

合金鑽頭的結構要素有:鑽頭體、合金數目及排列方式、合金出刃、合金的鑲焊角、鑽頭水口、水槽等。

(1)鑽頭體

鑽頭體是由D35號或D45號無縫鋼管車制而成,鑽頭體是鑲嵌切削具的基體,上端內壁有一內圓錐度,便於卡取岩心和保證沖洗液的暢通。加工時要求鑽頭體軸線垂直於端面,鑽頭體與絲扣同心度要高,否則會直接影響鑽進效果。

(2)切削具數目

在確定切削具數目時,要考慮岩石性質、鑽頭直徑、設備能力、岩粉的排除及合金的冷卻等條件。

1)硬質合金之間的距離應有一定值,以保證岩石破碎時,能產生大剪切體進行體積破碎。

2)對硬度大、研磨性大的岩石,為了延長鑽頭的使用壽命,要適當增多合金數目,以保證每個合金的體積磨損量不致過大。

3)鑽頭直徑大,破碎岩石面積大,在保證每個合金所需壓力情況下,應鑲焊較多的切削具。

4)在設備功率大、鑽具強度大的情況下,相同鑽頭直徑,增加切削具數目就等於增加同時工作的切削量,可以提高鑽進速度。

5)確定合金數目時,還應考慮鑽頭體上所允許的水口數目,以保證每個合金的完整沖洗與冷卻。

(3)切削具出刃

鑽進時為了使切削具能順利地切入岩石,並保持沖洗液暢通以減少鑽頭的磨損,切削具必須突出鑽頭體一定的高度,這高度部分則稱為出刃。切削具的出刃有內出刃、外出刃和底出刃。

內、外出刃主要是造成鑽頭體與岩心、鑽頭體與孔壁之間的環狀間隙。加大內、外出刃,會使破碎岩石面積增大,鑽頭回轉阻力增大,切削具容易崩刃折斷,功能的消耗增多。但較大的內、外出刃,會使沖洗液流通阻力減少,有利於岩粉排除和減少岩心堵塞機會。底出刃擔負切入和破碎岩石的任務。底出刃大,切入岩石深度大,也有利於沖洗液暢通,但過大了,會造成崩刃折斷,影響鑽進。底出刃有兩種形式:一種是平底式,另一種是階梯式。

2.自磨式針狀硬質合金鑽頭

所謂自磨式硬質合金鑽頭,就是將較小斷面的硬質合金包鑲在胎體內,鑽進時,隨胎體的磨耗合金自磨出刃,合金與岩石的接觸面積不變,始終保持一定的克取能力,直到底出刃完全磨完為止。

自磨式針狀硬質合金鑽頭有如下特點:

1)針狀合金作為硬質點均勻地分布在胎體中,多刃且斷面積小,容易克取岩石,故有較高鑽進速度。

2)針狀合金自磨出刃,而且胎體唇面積始終保持不變,直到包鑲的針狀合金磨完為止,故鑽速穩定,鑽頭壽命長。

3)針狀合金被胎體支撐著,鑽進中始終微露,不易崩落,保證了合金有效地克取岩石。實踐證明,這種鑽頭適用於鑽進Ⅵ～Ⅶ級及部分Ⅷ級地層,機械鑽速高,回次進尺和鑽頭壽命長,操作方便,成本較低。

(三)硬質合金鑽進的適用范圍

硬質合金鑽進是硬質合金鑽頭在軸向壓力和鑽具回轉力作用下,破碎孔底岩石,同時用沖洗液來冷卻鑽頭並將破碎的岩石顆粒排除孔外(或懸浮起來),為切削具繼續破碎岩石創造條件。合金在破碎岩石的同時,本身也在不斷磨鈍和磨損,鑽進速度下降。當回次鑽速下降時,則采心提鑽,更換鑽頭。硬質合金鑽進適用於岩石可鑽性Ⅰ～Ⅵ級及部分Ⅶ～Ⅷ級研磨性弱的岩層鑽進。

1.松軟至較軟岩石

即可鑽性Ⅰ～Ⅳ級岩石或土層,如黃土、黏土等第四紀地層及泥炭、砂藻土、泥岩、泥質岩、頁岩、大理岩、白雲岩等。

該類地層鑽進特點是:破碎岩石容易,岩石研磨性小,鑽進效率高;相應地是孔內岩粉多,岩粉顆粒大,有時孔壁易坍塌。此類地層大都是塑性岩層,都有黏性,鑽進時易產生糊鑽、蹩水、縮徑等現象。如鑽進砂岩,岩石有一定的研磨性。

鑽進時,要解決的關鍵問題是蹩水、糊鑽、保持孔內清潔和保護孔壁等。為此,最好選用內、外出刃大,底出刃大的,排水通暢的螺旋肋骨鑽頭,內外肋骨或薄片式合金鑽頭、階梯肋骨鑽頭和普通式硬質合金鑽頭等。應選用的鑽進技術參數是高轉速、大泵量、較小鑽壓。鑽進砂岩石時鑽進技術參數較前為大。鑽進中應選用失水量小的優質泥漿護壁。采岩心提鑽動作要快。如孔壁坍塌,則應創造條件,力爭快速通過,以縮短孔壁暴露的時間。鑽進中發現蹩水,應加強活動鑽具,以使沖洗液循環暢通,當處理失效時,則需立即提鑽,絕不能用改小水量的辦法勉強鑽進,以免孔底岩粉越聚越多,造成埋鑽或燒鑽事故。

2.中硬岩石

即可鑽性Ⅴ～Ⅵ級岩石,如鈣質砂岩、石灰岩、橄欖岩、細大理岩等。

這類地層鑽進特點是:鑽進效率不高,岩石有一定的研磨性,護壁問題不大,鑽進時要解決的關鍵問題是如何提高鑽進效率。應盡量選用高效鑽頭,充分發揮分別破碎及掏槽破碎岩石作用。所以應選用各種階梯式破碎鑽頭和各種小切削具鑽頭,如品字形鑽頭、三八式鑽頭等。鑽進時應採用「兩大一快」(鑽壓大、泵量大、轉速快)的鑽進技術參數。

3.硬岩

即可鑽性Ⅶ級及部分Ⅷ級岩石,如輝長岩、玄武岩、結晶灰岩、千枚岩、板岩、角閃岩等。

該類地層的鑽進特點是:岩石硬,有研磨性,合金磨損較嚴重,鑽進效率低。鑽進時要解決關鍵問題是在延長鑽頭壽命的情況下提高效率。鑽進時應選用大八角、負前角、針狀硬質合金鑽頭等。鑽進技術參數為:大鑽壓、中速、中泵量。

4.裂隙及研磨性岩石

該類地層鑽進特點是合金崩刃和合金磨損嚴重的問題。解決關鍵問題是防止合金崩刃,減少合金磨損,延長鑽頭壽命。應選用抗崩刃和抗折斷能力強的鑽頭。如大八角、負前角、雙品字、針狀硬質合金鑽頭。在裂隙發育地層,應選用較低鑽壓、中等轉速和中等泵量。在研磨性大的地層應選用大鑽壓、較大泵量和適當小的轉速。

(四)硬質合金鑽進基本原理

鑽進中,鑲焊在鑽頭體上硬質合金切削具受兩個力作用,即軸向壓力(給進力)P_y和回轉力P_x的作用(圖4-11)。當軸向壓力P_y達到一定值後,硬質合金切削具對岩石單位面積的壓力超過了岩石抗壓入阻力,其刃部便切入岩石,並達到一定深度h₀,與此同時在回轉力P_x的作用下,共同向前切削岩石,如果岩石較脆,受力體被剪切推出;若岩石較軟呈塑性體,利用合金切削具前部岩石便被削去一層,孔底工作面呈螺旋形式不斷加深。

圖4-11 合金切入岩石

P_y—軸向壓力;P_x—回轉力;h₀—合金切入深度

圖4-12 合金切入脆性岩石

P_y—軸向壓力;P_x—回轉力;KOK'—崩落岩屑

鑽進脆性岩石時,如圖4-12所示。合金(切削具)在軸向壓力作用下切入岩石,當合金與接觸面壓力大於岩石抗壓強度時,則岩石發生脆性剪切,剪切體沿滑剪切面向自由面崩出,切削具同時壓入破碎後的KOK』坑穴中。由於切削具是單斜面的,崩出後的岩體不對稱。當合金切入h0深度後,在回轉力P_x作用下則發生水平剪切的過程。首先是將岩石KOK』塊剪切掉,此時稱為大剪切;當切削具繼續前進時,在切削具的刃尖端不斷發生小體積剪切,崩落出小體積岩屑;經過不斷地小體積剪切後,切削具刃前與岩石全部接觸,又發生大體積剪切。因此,在脆性岩石中回轉切削過程是由數個小剪切和一個大剪切所組成的不斷循環過程。同時,由數個小剪切到大剪切,切削槽也由窄變寬,切削槽底面不平,底槽深度也在高低不平變化著,回轉阻力也由小變大。

鑽進塑性岩石時,如圖4-13所示。只有當合金(切削具)上軸向壓力大於與岩石接觸面上的抗壓強度時,才能切入岩石。岩石產生塑性變形,擠向兩邊,破碎岩石體積等於合金(切削具)切入體積。與此同時,在回轉力P_x作用下,壓迫並切削前面岩石,使之發生塑性變形,並不斷向自由面之前滑移切削。鑽進時切削過程是平穩的、連續的,並且切削槽寬與刃寬基本上是相等的。

硬質合金切削具破碎了岩石表層後,便處於岩石的槽溝中,如圖4-14所示。實踐證明,切削具再對槽溝底部岩石進行破碎時,所需的軸向壓力和回轉力比破碎表層岩石大。而且破碎岩石體積小,這主要是槽溝底部只有一個自由面,破碎時受到了周圍岩石限制。因此在鑽進時,如能改變切削槽底面(工作面)的形狀,增加孔底工作面上的自由面,將有利於切削具對孔底岩石破碎。切削具底出刃呈階梯狀列的鑽頭,就能增加孔底工作面上的自由面,降低切削具破碎岩石的阻力。

圖4-13 合金切入塑性岩石

P_y—軸向壓力;P_x—回轉力;h₀—合金切入深度;b—合金切入寬度

圖4-14 合金切削孔底的形狀

P_y—軸向壓力;P_x—回轉力;a'b'c'—大剪切體;β—合金側刃崩落角;B—切屑具寬度;B₁—大剪切岩石槽寬

從上可以看出,鑽頭上合金切削具既要克服岩石的抗壓入阻力,又要克服岩石的抗剪切強度。同一種岩石,其抗壓入強度要比抗剪強度大得多。因此,在鑽進時所需的軸向壓力要比回轉力大,切削具刃部所受到的摩擦力也很大。導致硬質合金切削具在孔底破碎岩石的同時也被磨損,使刃角逐漸變鈍,增大了切削具與岩石的接觸面,降低了切削具單位面積上的壓力,破碎岩石效率逐漸降低,為保證破碎岩石的正常進行,應逐漸增加軸向壓力。因此,必須注重研究鑽進中硬質合金的磨損問題。在實際鑽進中,用泥漿或乳化液沖孔時,對合金切削具有一定的潤滑作用,可減少合金磨損。同時及時用沖洗液冷卻鑽頭合金切削具並使孔底清潔,對減少合金的磨損會起重要作用。

(五)硬質合金鑽進規程參數及其選用

硬質合金鑽進技術參數通常指鑽壓(鑽具的軸向壓力)、轉速(鑽具的回轉速度)及沖洗液量等鑽進過程中可以控制的參數值。它們對鑽進效率、鑽孔質量、材料消耗、施工安全等有直接影響。因此,在操作過程中應根據岩石性質、鑽頭結構、鑽探設備能力和鑽具的適應能力,以及鑽孔質量要求等條件進行合理確定。

1.鑽壓

有兩種表示方法,即鑽頭上總鑽壓P(又稱為鑽頭軸向壓力P_y)和單位鑽壓(又稱每顆合金上的鑽壓P)。鑽頭鑽壓和回轉力構成了切削具破碎岩石的切削力。增加鑽頭壓力,是提高鑽速的主要途徑。

鑽壓大小對鑽進效率和鑽頭壽命都有很大影響,在其他條件不變的情況下,在一定范圍內,鑽速和鑽頭的壽命都將隨鑽壓的增大而增加。

採用針狀合金鑽頭時,因鑽頭上針狀合金胎塊的截面面積大於同徑的普通合金鑽頭切削具刃部的截面,又因有一部分鑽壓要消耗於胎體的磨損,因此需要較大鑽壓,一般比同徑普通合金鑽頭所需壓力大20%左右。

鑽頭總鑽壓P可用下式計算:

軸向壓力P_y=切削具數目m×每顆切削具所需鑽壓(P)

2.轉速

鑽頭轉速是指鑽頭每分鍾的轉動速度。它是衡量鑽具回轉快慢的參數。

鑽頭轉速通常有如下兩種表示方法:①轉數(n):鑽頭每分鍾的轉數,r/min;②圓周線速度(v):鑽頭回轉時的圓周速度,m/s。

在硬質合金鑽進中,通常採用鑽頭每分鍾轉數表示轉速。對於硬質合金鑽進,鑽頭轉數的選用對其鑽速影響很大。

生產實踐證明,在一定的條件和范圍內,增加鑽頭轉數,即增加了合金切削具的破碎岩石次數;鑽速隨轉數的增加而增高。不同性質的岩石要求的最優轉數也不相同,轉速的增加有最優極限值,超過此值後,鑽速反而會下降,其原因主要是在高轉速的條件下,合金切削具在岩石表面的作用時間太短,而影響切削具的切入深度,以至鑽速下降。另一原因是高轉速使孔底溫度增高,切削具加快磨鈍而使鑽速下降。

為了提高鑽速,在一定的鑽壓下,應根據鑽探設備能力、岩石性質、鑽頭結構以及孔深、孔徑等條件來合理選擇最優轉速值。一般情況下,在鑽進軟岩石或利用小口徑鑽進時,可用高轉速;當鑽進硬的、研磨性大的岩石、非均質和裂隙發育的岩石、深孔及大口徑鑽進時,應適當降低轉速。

3.沖洗液量

硬質合金鑽進時,沖洗液的質量與數量對鑽進速度有很大影響。根據資料證明,鑽速隨沖洗液的密度或黏度的增大而下降。在鑽探生產中條件允許時,應盡量採用清水、低固相和無固相沖洗液鑽進,提高鑽進效率。從理論上講,增大沖洗液量,可以迅速地排除岩粉岩屑,經常保持孔底工作面清潔,提高鑽速;同時也起冷卻、潤滑鑽頭上切削具的作用,減少其磨損,延長鑽頭壽命。但如沖洗液量過大,液流經過鑽頭底部急劇轉向,造成很大水壓,增大通水阻力,對鑽頭產生很大浮力,使鑽頭有效壓力減少,導致鑽速降低,同時岩礦心和孔壁的沖刷破壞作用也隨之增大,在松軟岩層鑽進,岩礦心採取率降低,並加劇了孔壁坍塌,也增加了水泵磨損。送水量過小,造成岩粉岩屑在孔底工作面堆積,造成孔底重復破碎量增大,增加了切削具在孔底的回轉阻力,加速了切削具的磨損,甚至會產生埋鑽、燒鑽及折斷鑽桿事故。合理的沖洗液量應根據岩石性質、鑽頭直徑、單位時間內產生岩粉量等因素確定。如岩石軟,進尺快,產生岩粉多,沖洗液量應大些;岩石顆粒粗,密度大,應適應增加沖洗液量;鑽頭直徑大,孔深、鑽桿和孔壁滲漏多,沖洗液量應大些。在松軟破碎的地層鑽進,為防止沖毀岩礦心,沖垮孔壁,應用較小沖洗液量。

用硬質合金鑽進對不同岩石應當有綜合最優鑽進技術參數。在鑽進塑性松軟岩石,最好採用高轉速、小鑽壓、大泵量;在鑽進Ⅳ～Ⅴ級中等硬度的岩層,可採用較高轉速、中等鑽壓、較前稍小的泵量;鑽進硬而研磨性大的岩層時,應採用大鑽壓、低轉速、中等泵量。總之,鑽進Ⅴ級以下的岩層以採用較高轉速為主;鑽進Ⅵ級以上岩層以採用較大鑽壓為主。

(六)硬質合金鑽進注意事項

為了提高硬質合金鑽進效率和鑽頭壽命,除根據地層特點,合理選用不同類型鑽頭,正確掌握鑽進技術參數和盡量採用小口徑鑽進外,還必須有正確的操作方法。

1)新鑽頭入孔底前,要嚴格檢查鑽頭的鑲焊質量,分組(5～6個鑽頭為一組)排隊輪換修磨使用,以保持孔徑一致。分組排隊的順序是:外徑由大到小,內徑由小到大。

2)下鑽時,對孔內情況要心中有數,如孔內有探頭石、大掉塊和硬的脫落岩心等時,不要下鑽過猛,防止墩壞鑽頭。擰卸鑽頭時,不宜用管子鉗,以免夾扁鑽頭,使用自由鉗也不咬在合金上,以防壓傷壓裂硬質合金。

3)鑽具下入孔內,接上主動鑽桿後,應開泵送水,以使孔底沉積岩粉(屑)處於懸浮狀態。然後邊沖邊下,當鑽具不再繼續下行,表明鑽頭已經接觸孔底或碰到殘留岩心,這時應將鑽具提上0.3m左右,採用輕壓、慢轉的參數掃至孔底。如下鑽過猛,很可能發生蹩水、碰碎合金及岩心堵塞等故障。

4)開始鑽進時,先採用輕壓、慢轉和適量的沖洗液鑽進3～5min,待鑽頭工作適應孔底情況後,再將鑽壓、轉速增加到需要值。正常鑽進或掃孔倒桿,開始時,應使鑽具呈減壓狀態開車,以防鑽桿或鑽具過重壓壞合金。

5)正常鑽進時,給壓要均勻,不得無故提動鑽具,以免碰斷岩心發生堵塞,在卵石層中鑽進,無故提動鑽具,也會使已經進入岩心管內的卵石脫出,影響鑽進速度。鑽進中要隨合金切削具的磨鈍需要增大鑽壓。發現孔內有異狀,如糊鑽、蹩水或岩心堵塞時,應立即處理,處理無效,立即提鑽。

6)鑽進時,要注意保持孔內清潔。孔內殘留岩心在0.5m以上或有脫落岩心時,不得下入新鑽頭。孔底有崩落合金時,或由鋼粒改為合金鑽進時,必須將鋼粒撈盡磨滅後,才能下入合金鑽頭進行鑽進。

7)在松軟、塑性地層使用肋骨鑽頭或刮刀鑽頭鑽進時,為消除孔壁上的螺旋結構或縮徑現象,每鑽進一段後,應及時修正孔壁。

8)合理掌握回次提鑽時間。每次提鑽後,要檢查鑽頭的磨損情況,以改進下回次的鑽進技術參數。

9)採取岩礦心時,嚴禁用鋼粒卡取岩礦心。嚴禁猛墩鑽具,以免損壞合金。取心提鑽要穩,防止岩心脫落。退心時,不要用大錘直接敲打鑽頭。

Ⅲ 怎麼區分是合金鑽頭還是白鋼鑽頭

向鑽頭廠借光譜分析機，大約和手電筒鑽差不多大。 槍口對著鑽頭，就能夠看出鑽頭的材質。

Ⅳ 硬質合金鑽頭都有哪些用途及特點

硬質合金鑽頭分為四種根基類型：整體硬質合金鑽頭、硬質合金可轉位刀片鑽頭、焊接式硬質合金鑽頭和可改換硬質合金齒冠鑽頭。每種鑽頭都具有適合特定加工前提的利益。硬質合金鑽頭是靠鑽壓和自身旋轉產生的沖擊載荷破碎岩石的。在鑿岩鑽進中，鑽頭經受高頻率的沖擊載荷，且受到扭轉、彎曲、拉伸、壓縮等多種復合應力的作用，在高速回轉碰撞的環境下經受岩石、岩粉和礦水等工作介質的磨損與腐蝕。
硬質合金鑽頭的用途及特點：
1、能適合較復雜材質的鑽孔，可選擇較高的切削速度。
2、精選合金鑽頭專用的高性能合金刀片，有效減少崩刀，保持良好的耐磨性。
3、多層幾何切削端刃，提高排泄性能，保持較小的切削阻力。
4、除常用的直角柄外，備有多種柄型，適合多種鑽機，鑽床配用。

Ⅳ 合金鑽頭和高速鋼鑽頭有什麼區別

1、材質不同

合金是一種超高硬度且非常耐磨的材質，唯一缺點容易斷，但是耐磨性極強，好的合金材質是非常好用的，且價格極高。

高速鋼鑽頭一種不易斷且耐磨度等等來說都是非常好的，一般來說對於有需要的工廠高速鋼鑽頭其實是性價比更好的，因為單價低且質量也還算可以，一般情況採用高速鋼鑽頭就好，除非碰到及其剛硬的材質，高速鋼鑽頭加工不動，再選擇合金鑽頭。

2、物理性能不同

合金鑽頭一般是指硬質合金鑽頭，可區分為整體式、焊接式、可轉位刀片式和可換頭式。合金的主要成分是碳化鎢，鈷等，硬度比較高，一般都在HRC90度以上，適合加工熱處理後的鋼件以及難加工材料。合金鑽頭本身硬度高，熱處理過後的產品硬度提高所以必須使用合金鑽。

高速鋼鑽頭材質是一種成分復雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達10～25%左右。它在高速切削產生高熱情況下仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。

高速鋼鑽頭在高速切削產生高熱情況下仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。硬質合金鑽頭具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。

3、特點不同

高速鋼鑽頭的特性，高速鋼鑽頭常見鑽頭材質型號為HSS、HSSE等材質，高速鋼統一特性就是耐磨不易斷其弊端就是硬度有局限，有先材質無法加工，而眾多生產企業為何選擇高速鋼最為鑽頭原材料。

其一就是因為高速鋼的材料價格適中，而它能夠加工的材質也有很多，如生產最常見得環保鐵，鋁，銅，好一點的高速鋼含鈷高速鋼也可以很好的加工303,304不銹鋼，所以說選擇高速鋼最為鑽頭的原材料也是很合理的。

合金鑽頭是一種高硬度高單價的高端材質，合金鑽頭一般都會高於高速鋼價格，只因為合金的因素，合金鑽頭是一款高硬度耐切削切可加工超高硬度的一款材質。

例加工316和45號剛，等硬度達到高速鋼期限的材質，這個時候可能就要特殊選擇高硬度硬質合金了，還有加工常用的銑刀，大部分也是選擇合金最為原材料，但合金鑽頭的弊端也是有的那就是非常脆，如孔加工時中心點不夠准確，就會很容易斷裂，這可以說是合金鑽頭唯一的弊端。