钎具的失效分析及合理使用

我国的凿岩钎具已经形成系列产品并各具特色，如柱齿钎头、硬质合金整体钎子、极坚韧岩石用钎头、K610 硬质合金等，其质量和使用寿命不断提高，但其性能不稳定。钎具早期失效的主要原因应从钎头和钎杆进行分析。

 

钎头的破坏形式主要有碎片、碎齿、脱齿、掉齿、断裂等非正常磨损和正常磨损。一字形钎头的主要失效原因是钎头的刃翼太薄，不耐磨，径向磨损快，几何形状稳定性差，刃翼钢体对合金片夹持力不足，促使脱片，炮眼不圆，回转阻力不大，加剧钎刃磨损。球齿钎头主要损坏形式为脱边齿、脱碎齿、裂裤、摘帽和断腰等。中国地质大学通过用7655 风动凿岩机对坚硬花岗岩钻孔时，对国产中∅40、∅42柱齿钎头进行失效统计表明:脱边齿占22.7%，碎边齿占35.4%，脱碎齿占 26.4%。现场试验表明:脱边齿、碎边齿是极其主要的损坏型式。这是由于边齿受偏心应力，分布极不均匀，加上对齿不同径向压力作用，使边齿受力状况恶劣造成断齿。随着柱齿钎头受冲击的增加，齿孔壁的塑性变形量不断增大，使齿孔出现喇叭口，导致固齿力下降量形在脱齿。另外，由于齿孔间过盈量太小，钎头体硬度偏低也加剧了脱齿。高硬度钎头体对硬质合金齿的影响比中、低钎头体硬度高得多。此外，与焊接、焊剂性能和焊接操作以及使用方法等因素有关。钎头钢体的断裂 80%以上发生在钎梢端面与钎裤底部分界处，柱齿钎头部分断裂沿着齿孔底部界等发生。并且常因钢种选择不当，几何结构参数设计不合理，制造工艺选择不合适，使用方法不当等因素影响而加剧断裂。

 

钎杆在工作时承受着以冲击应力、弯曲应力、腐蚀应力为主的综合交变应力。因此要求钎杆具有较高的疲劳强度、冲击韧性、抗腐蚀能力以及较低的缺口敏感度和裂纹扩展速率。钎杆破坏形式有小钎杆柄端硬度不足造成堆顶:硬度过高造成炸顶；接杆螺纹磨损，以及产生的疲劳破断和脆性破断。钎杆破断是主要失效形式。疲劳断裂在多次反复应力作用下，由于损伤产生裂纹，通常起源于材料的薄弱部位，诸如材料内部非金属夹杂物、气泡、白点、伤痕、脱碳、腐蚀裂纹:材质和热处理不良原因，如渗碳纤杆芯部过硬、淬火不良尾柄端产生裂纹和淬裂，由于设计原因和尾柄部嵌合不良形成裂纹和破损；使用不当如锤击打痕、结合部润滑不良以及钎钢腐蚀等引起的裂纹与破断等。矿山凿岩过程中有少部分钎杆破断的断口无疲劳痕迹，一般呈光亮的晶面状态，称为脆性破断。主要由于钎杆某处存在缺陷，如夹杂、压痕、锤伤或断面变化过剧及锻造时产生的喇叭口、热处理不当等因素形成钎杆强度低、塑性差或者产生较大的应力集中，使裂纹发展极为迅速，引起钎杆早期脆性断裂。