Cum forjarea la cald dublează performanța corpului button-bitului
Performanța corpului burghiului tip buton determină direct durata de viață a unui burghiu și este o componentă esențială în forajul rocilor. Procesele actuale de fabricație pentru corpurile burghiului tip buton includ prelucrarea prin prelucrare, extrudarea la rece, extrudarea la cald și forjarea la cald. Printre acestea, forjarea la cald se remarcă ca alegerea principală a industriei, deoarece oferă cele mai bune beneficii combinate în ceea ce privește proprietățile mecanice, eficiența producției și rentabilitatea.
Compararea proceselor de fabricație principale Fiecare proces are caracteristici tehnice distincte, rezultate de performanță și domenii de aplicare aplicabile:
Prelucrare: Simplu de operat și nu necesită reglaje complexe ale echipamentelor, dar cu dezavantaje severe. Utilizarea materialelor este foarte scăzută, iar procesul nu poate optimiza structura metalică internă, ceea ce duce la performanțe mecanice slabe. Corpurile prelucrate sunt predispuse la fracturi sub sarcinile de impact ale forajului în rocă, limitându-le aplicarea.
Extrudare la rece: Îmbunătățește densitatea metalului și proprietățile locale, dar se confruntă cu o rezistență ridicată la deformare. Aceasta necesită echipamente și scule de înaltă precizie și rezistență, ceea ce duce la creșterea costurilor de producție. Prin urmare, extrudarea la rece este potrivită doar pentru loturi mici sau corpuri de dimensiuni reduse.
Extrudare la cald: Rezistență la deformare redusă în comparație cu extrudarea la rece, dar necesită un control foarte strict al temperaturii de încălzire - fluctuațiile de temperatură degradează ușor calitatea formării. Capacitatea sa de formare este limitată la corpuri simple, cu structură ușoară, tip buton și nu poate satisface cerințele pentru aplicații mai complexe sau mai grele.
Forjare la cald: Implică încălzirea semifabricatului metalic la 1100–1250°C și formarea acestuia sub presiune folosind matrițe dedicate. Forjarea la cald echilibrează performanța mecanică și economia producției și reprezintă în prezent peste 80% din piață, ceea ce o face procesul principal.
Avantajele tehnice principale ale forjării la cald Forjarea la cald se bazează pe principiul deformării plastice la temperatură înaltă, combinat cu controlul precis al matriței, oferind simultan câștiguri de performanță și eficiență în două dimensiuni principale:
Optimizarea microstructurii metalice pentru a consolida proprietățile mecanice:
Eliminarea defectelor interne și creșterea densității: Forjarea la temperatură înaltă compactează porozitatea internă și incluziunile din semifabricatul metalic, reducând semnificativ riscul de defectare și îmbunătățind stabilitatea structurală.
Rafinarea granulelor și echilibrul rezistenței-tenacității: Forjarea descompune granulele grosiere într-o microstructură fină, echiaxială, permițând o duritate stabilă în intervalul Rockwell C de HRC35–45, menținând în același timp o rezistență excelentă la impact. Aceasta rezolvă compromisul tradițional dintre „dur, dar fragil” și „dur, dar moale”.
Formarea liniilor continue de curgere a metalului: Sub presiunea matriței, metalul curge de-a lungul căilor de sarcină pentru a forma structuri continue de curgere a granulelor care îmbunătățesc considerabil durata de viață la oboseală în regiunile critice portante, făcând corpul potrivit pentru un serviciu prelungit la impact de înaltă frecvență.
Formare precisă și eficientă care controlează costurile de producție:
Formarea precisă într-o singură etapă reduce prelucrarea ulterioară: Geometriile critice pot fi produse cu o precizie dimensională ridicată în matriță, necesitând doar prelucrarea de finisare a elementelor precum filetul. Acest lucru reduce manopera de tăiere și prelucrare cu peste 60% în comparație cu metodele tradiționale și crește substanțial randamentul.
Utilizare îmbunătățită a materialului: Deformarea plastică la temperaturi ridicate maximizează utilizarea semifabricatului metalic și reduce resturile, reducând costul per piesă.
Potrivit pentru producția la scară largă: Stabilitatea procesului și repetabilitatea forjării la cald permit fabricarea standardizată, în volum mare, satisfăcând nevoile industriei pentru producția de masă.
Considerații privind aplicarea forjării la cald Pentru a valorifica pe deplin avantajele forjării la cald, este necesar un control strict a două domenii critice pentru a evita penalizările legate de calitate și costuri:
Control precis al temperaturii de încălzire: Programele de încălzire trebuie setate în funcție de gradul oțelului. Temperatura excesivă promovează creșterea grosimii granulelor și degradează proprietățile; temperatura insuficientă crește rezistența la deformare și accelerează uzura matriței.
Control strict al temperaturii de funcționare a matriței: Utilizați un sistem de răcire cu apă circulantă pentru a stabiliza temperatura matriței în intervalul 200–300°C. Acest lucru menține precizia de formare, prelungește durata de viață a matriței și reduce costurile de uzură ale echipamentelor.
Concluzie Prin optimizarea microstructurii metalului, îmbunătățirea preciziei de formare și reducerea costurilor de producție, forjarea la cald a devenit soluția dominantă pentru fabricarea corpurilor de sapă tip buton. Aceasta rezolvă contradicțiile performanță-economie ale metodelor tradiționale și oferă un suport tehnic esențial pentru îmbunătățirea calității sapei și a eficienței forajului, făcând-o indispensabilă în fabricarea echipamentelor de foraj pentru rocă.
