O corpo, o ressalto da haste e o ressalto da haste de perfuração cônica sofrerão danos ou fraturas durante a perfuração. É comum referir-se à quebra por fadiga da haste de perfuração cônica em 200–400 mm antes do ressalto da haste como "falha normal" e à quebra ou fratura frágil em outras áreas como "falha anormal". Quando a força sob a influência de uma força externa atinge um valor específico, ocorre uma ocorrência natural conhecida como fratura, que faz com que duas peças metálicas adjacentes se separem localmente ou em toda a seção. Na engenharia real, a fratura localizada do material metálico é chamada de trinca e a ruptura total do material metálico é normalmente chamada de fratura.
A produção de hastes de perfuração cônicas e a perfuração de rochas são influenciadas por vários elementos complicados, e a quebra tem muitas causas diferentes. A composição química das matérias-primas, estado de laminação, procedimento de fabricação, estrutura geométrica, qualidade da superfície, propriedades mecânicas, microestrutura e condições de perfuração de rocha aplicáveis, bem como características macroscópicas e microscópicas de fratura, frequentemente requerem análises científicas completas. Quais são as características da fratura por fadiga da haste de perfuração cônica?
Macroscopicamente: 1. fratura da raiz do ombro na canela
características da fratura
Duas características se destacam: a primeira é uma fratura por fadiga com numerosos pontos fontes de fadiga ao seu redor. O ponto de origem da outra fratura, que é frágil, está principalmente em um canto.
Razão
1. Raio do arco de transição do ombro da hastes
Devido à mudança abrupta na forma geométrica da seção do ressalto da haste na raiz, a concentração de tensão simplesmente acontece perto do arco de transição.
2. Qualidade de forjamento
A vida útil das raízes do ressalto da haste é significativamente influenciada pela qualidade do forjamento. O molde perde dureza e sofre deformação localizada quando aquecido a um certo grau.
3. Processo de tratamento térmico
O aquecimento por indução e a normalização devem ser feitos após o forjamento para fechar a "lacuna metalúrgica" deixada pelo forjamento do ressalto da haste. Uma área com baixa temperatura se desenvolverá na raiz e na frente do ressalto da haste durante o aquecimento para evitar que a grande parte fique superaquecida. Um ambiente de alta temperatura é criado durante esse processo de normalização. O ponto de escoamento e a resistência à fratura normal diminuem com a diminuição da dureza, o que produz as circunstâncias para a falha frágil da fratura normal.
4. Qualidade da luva rotativa da perfuratriz
A manga giratória de uma perfuratriz é um ponto fraco. O orifício hexagonal interno da manga tem um tamanho significativo após o uso, especialmente após uso prolongado. No entanto, a luva giratória de uma perfuratriz tem um chanfro interno que é reto, não redondo, e quando atinge repetidamente a raiz do ressalto da haste, corta repetidamente os dois lados do arco de transição em entalhes agudos. A concentração de tensões é exacerbada por esta indentação.
2. O meio do ombro da haste está quebrado
Características da fratura
Normalmente, a fratura no meio do ombro da haste é uma fratura por fadiga interna. A fratura é lisa.
Razão
1. Mudança repentina do diâmetro interno do furo
Durante a conformação do ressalto da haste, ocorre primeiro a deformação de recalque livre, e o diâmetro da haste de perfuração cônica do furo interno aumenta com o aumento do diâmetro externo do ressalto da haste. Então, quando a peça metálica recalcada toca a parede interna da cavidade do molde, o fluxo de metal para fora recebe obstrução e muda para a direção de um furo interno com menor resistência, resultando em um espessamento da espessura da parede e uma redução do diâmetro interno do furo.
2. A fixação fraca do tubo interno ao aço base faz com que o orifício interno assuma a forma de um trompete.
Um furo "alargado" se forma no centro do ressalto da haste da haste de perfuração cônica durante a perfuração devido a um deslocamento localizado do tubo de revestimento. O furo d'água "alargado" simplifica a concentração de tensões severas, e isso, juntamente com uma camada de descarbonetação na parede interna da base, resultará em menor resistência à fadiga. Uma fonte de trinca por fadiga é criada pela ação da tensão de tração (compressiva) e se espalha radialmente para fora no aço da matriz.
