การวิเคราะห์ความล้มเหลวในการแตกร้าวของข้อต่อปลอกและมาตรการปรับปรุง
ความคิดเห็นของฉัน:
ปลอกดอกสว่าน 4Cr5Mo2V (ข้อต่อปลอก) สำหรับเครื่องเจาะหินไฮดรอลิกแตกร้าวหลังจากใช้งาน 10 วัน สาเหตุของการแตกร้าวของปลอกดอกสว่าน 4Cr5Mo2V ได้รับการวิเคราะห์โดยการสังเกตสัณฐานวิทยาการแตกหัก การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติเชิงกล และการทดสอบโครงสร้างโลหะวิทยา ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าวัสดุและประสิทธิภาพของข้อต่อปลอกเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน และสาเหตุของการแตกร้าวของปลอกดอกสว่านคือการแตกร้าวจากความล้าที่เกิดจากการรวมตัวของความเค้นที่พื้นผิวการแกะสลักด้วยเลเซอร์ ชั้นการเสียรูปจะปรากฏขึ้นที่ปลายปลอกดอกสว่านภายใต้แรงกระแทก และความแข็งจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการชุบแข็งจากการทำงาน ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าว ขอแนะนำให้ใช้เครื่องหมายพิมพ์เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่เกิดจากการแกะสลักด้วยเลเซอร์ ลดการรวมตัวของความเค้นบนพื้นผิวของปลอกดอกสว่าน และเพิ่มอายุการใช้งานของปลอกดอกสว่าน
การแนะนำ
แท่นขุดเจาะหินไฮดรอลิกเป็นอุปกรณ์ขุดเจาะหินขั้นสูงที่ใช้ในเหมือง อุโมงค์ และโครงการใต้ดินโดยใช้วิธีการเจาะและระเบิด ทำให้เทคโนโลยีการขุดเจาะสามารถทำงานด้วยกลไกและอัตโนมัติได้ ช่วยให้คนงานก่อสร้างไม่ต้องทำงานเจาะหินภายใต้สภาวะที่รุนแรงและแรงงานหนัก ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและลดมลพิษ ปลอกอะแดปเตอร์ก้านเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนสำคัญของกลไกบัฟเฟอร์เจาะหินไฮดรอลิก หน้าที่หลักของปลอกอะแดปเตอร์ก้านคือมีบทบาทจำกัดระหว่างอะแดปเตอร์ก้านและลูกสูบบัฟเฟอร์ ในเวลาเดียวกัน ช่วยยืดอายุการใช้งานของลูกสูบบัฟเฟอร์ภายใต้แรงกระแทกความถี่สูง ปลอกอะแดปเตอร์ก้านถ่ายโอนพลังงานสะท้อนกลับไปยังลูกสูบบัฟเฟอร์ และดันอะแดปเตอร์ก้านเพื่อรีเซ็ตเมื่อลูกสูบบัฟเฟอร์กลับมา เนื่องจากผลกระทบของแรงกระแทกแบบวงจร รูปแบบความล้มเหลวทั่วไปของปลอกอะแดปเตอร์ก้านคือการยุบตัว
ปลอกอะแดปเตอร์ก้าน 4Cr5Mo2V ของสว่านหินยี่ห้อหนึ่งถูกให้ความร้อนถึง 1010℃ ในบรรยากาศที่ควบคุมโดยเตาเผาในระหว่างการประมวลผล และอบให้แข็งสองครั้งที่ 550℃ หลังจากการดับด้วยน้ำมัน ข้อกำหนดทางเทคนิคคือความแข็งไม่น้อยกว่า 52HRC ปลอกอะแดปเตอร์ก้านแตกร้าวหลังจากใช้งาน 10 วัน แตกต่างจากโหมดความล้มเหลวในการยุบตัวของปลอกอะแดปเตอร์ก้านแบบดั้งเดิม ปลอกอะแดปเตอร์ก้านแตกร้าวและยุบตัวในตอนท้าย โดยการตรวจสอบสัณฐานวิทยาในระดับมหภาคและจุลภาคของการแตกของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน องค์ประกอบทางเคมี ความแข็ง ประสิทธิภาพการกระแทก สิ่งเจือปน และโครงสร้างโลหะวิทยาของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน สาเหตุของการแตกของปลอกอะแดปเตอร์ก้านจะได้รับการวิเคราะห์ ซึ่งให้พื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการปรับปรุงกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนของปลอกอะแดปเตอร์ก้านเพิ่มเติมและปรับปรุงอายุการใช้งานของสว่านหินไฮดรอลิก
1 กระบวนการทดลองและผลการทดลอง
1.1 การวิเคราะห์สัณฐานวิทยาของปลอกดอกสว่าน
รูปที่ 1 แสดงลักษณะทางด้านข้างและด้านปลายของปลอกดอกสว่านที่ล้มเหลวสำหรับการเจาะหิน จากรูปจะเห็นได้ว่าปลอกดอกสว่านมีรอยแตกร้าวแบบเจาะทะลุแนวแกน ซึ่งทะลุผ่านเส้นแกะสลักตรงกลางและทอดยาวไปตามทิศทางของลูกศรไปยังปลายปลอกดอกสว่าน ปลายอีกด้านของรอยแตกร้าวคือรากของร่องที่ปลายปลอกดอกสว่าน ตัวอย่างถูกตัดตามแกนของปลอกดอกสว่านเพื่อสังเกตลักษณะทางสัณฐานของรอยแตกร้าวของปลอกดอกสว่าน ในเวลาเดียวกัน ได้มีการทดสอบและวิเคราะห์องค์ประกอบของวัสดุ ความแข็ง พลังงานการดูดซับแรงกระแทก สิ่งเจือปน และโครงสร้างจุลภาคของปลอกดอกสว่าน
รูปที่ 2 แสดงลักษณะทางมหภาคของการแตกของปลอกดอกสว่าน จากรูปจะเห็นได้ว่าการแตกนั้นแบ่งออกเป็น 4 ส่วนหลักๆ คือ A, B, C และ D พื้นที่ A ค่อนข้างแบนและเรียบ โดยมีส่วนโค้งและเส้นรัศมีอยู่ด้านใน เมื่อพิจารณาจากทิศทางของส่วนโค้งและเส้นรัศมี จะเห็นว่าพื้นที่รูปวงรีที่ทำเครื่องหมายไว้ที่ 1 ในรูปที่ 2 คือแหล่งที่มาของรอยแตก พื้นที่ B มีความผันผวนมาก มีพื้นผิวค่อนข้างเรียบ และมีส่วนโค้งและเส้นรัศมีอยู่ด้านใน เมื่อพิจารณาจากทิศทางของส่วนโค้งและเส้นรัศมี จะอนุมานได้ว่าพื้นที่ B มีจุดเริ่มต้นมาจากพื้นที่รูปวงรีที่ทำเครื่องหมายไว้ที่ 2 ในรูปที่ 2 พื้นที่ C ค่อนข้างแบนและเรียบ โดยมีเส้นรัศมีอยู่ด้านในจำนวนมาก เมื่อพิจารณาจากทิศทางของเส้นรัศมี จะเห็นว่าพื้นที่ C มีจุดเริ่มต้นมาจากด้านซ้ายของพื้นที่นี้ พื้นที่ D มีความผันผวนมาก ด้านซ้ายค่อนข้างเรียบ และด้านขวาค่อนข้างหยาบ จากลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพื้นที่ D จะเห็นได้ว่าด้านซ้ายของพื้นที่ D มีจุดเริ่มต้นมาจากพื้นที่ C ทางด้านซ้ายของพื้นที่นี้ และด้านขวามีจุดเริ่มต้นมาจากพื้นผิวของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน ตามการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ รอยแตกร้าวของปลอกอะแดปเตอร์ก้านมีจุดเริ่มต้นมาจากพื้นที่รูปวงรี 1 ในรูปที่ 2 เมื่อเปรียบเทียบกับลักษณะทางสัณฐานวิทยาด้านข้างของปลอกอะแดปเตอร์ก้านที่ล้มเหลวในรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่าตำแหน่งนี้คือจุดตัดของเส้นลูกศรซ้ายบนพื้นผิวด้านนอกของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน
1.2 การสังเกตการแตกหักด้วยกล้องจุลทรรศน์
บริเวณต่างๆ ของรอยแตกในรูปที่ 2 สังเกตได้โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (เอสอีเอ็ม) รูปที่ 3 เป็นภาพ เอสอีเอ็ม กำลังไฟฟ้าต่ำและกำลังไฟฟ้าสูงของบริเวณแหล่งกำเนิดรอยแตก จากรูปจะเห็นได้ว่าบริเวณดังกล่าวค่อนข้างแบนราบเมื่อพิจารณาจากกล้องจุลทรรศน์ และพื้นผิวมีการเสียรูปพลาสติกที่ชัดเจน ซึ่งบ่งชี้ว่าหลังจากที่เกิดรอยแตกแล้ว บริเวณดังกล่าวจะถูกบีบเข้าหากัน รูปที่ 4 แสดงภาพ เอสอีเอ็ม กำลังไฟฟ้าต่ำและกำลังไฟฟ้าสูงของบริเวณการขยายตัวของรอยแตก จากรูปจะเห็นได้ว่าลักษณะเฉพาะของบริเวณนี้คล้ายคลึงกับบริเวณแหล่งกำเนิดรอยแตก หลังจากเกิดรอยแตกแล้ว การเสียรูปพลาสติกจะเกิดขึ้นเนื่องจากการอัดรีดซึ่งกันและกัน เมื่อเปรียบเทียบกับบริเวณทั้งสอง การเสียรูปพลาสติกของรอยแตกจะรุนแรงกว่าเนื่องจากบริเวณแหล่งกำเนิดรอยแตกเกิดขึ้นเร็วกว่า มีการอัดรีดรอยแตกและเวลาในการเสียดสีมากกว่า
1.3 การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน
องค์ประกอบทางเคมีของปลอกอะแดปเตอร์ก้านได้รับการทดสอบโดยใช้สเปกตรัม จะเห็นได้ว่าวัสดุของปลอกอะแดปเตอร์ก้านเป็นไปตามข้อกำหนดองค์ประกอบเหล็ก 4Cr5Mo2V ในมาตรฐาน อังกฤษ/T1299-2014 "เครื่องมือ สตีล๊ดดด
1.4 การทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน
ตัวอย่างถูกเก็บตามแกนของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน และทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของแรงกระแทกตามมาตรฐาน อังกฤษ/T229-2020 ค่า เคยูทู ของวัสดุปลอกอะแดปเตอร์ก้านคือ 28.7J
1.5 การวิเคราะห์การรวมตัวและโครงสร้างโลหะวิทยา
การรวมตัวของวัสดุปลอกดอกสว่านถูกสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคอล ตามมาตรฐาน อังกฤษ/T10561-2005 ดิ๊ๆๆๆ ตารางการจัดอันดับมาตรฐาน วิธีการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์สำหรับการกำหนดการรวมตัวที่ไม่ใช่โลหะในเหล็ก ดิ๊ๆๆๆ การรวมตัวที่ไม่ใช่โลหะของปลอกดอกสว่านสามารถจัดระดับได้เป็น A0, B0, C0, D0.5 และ ดีเอส0.5
รูปที่ 7 ถึง 9 เป็นแผนภาพโครงสร้างจุลภาคของหน้าปลาย ผิวด้านนอก และแกนกลางของปลอกดอกสว่าน จากรูปจะเห็นได้ว่าโครงสร้างจุลภาคของแต่ละพื้นที่ของปลอกดอกสว่านนั้นถูกชุบแข็งด้วยทรอสไทต์ + คาร์ไบด์ มีชั้นการเสียรูปเกิดขึ้นจากการโต้ตอบกับดอกสว่านบนหน้าปลายของปลอกดอกสว่าน (พื้นที่สีขาวสว่างในรูปที่ 7) เนื่องจากผลของการชุบแข็งจากงาน ความแข็งของหน้าปลายของปลอกดอกสว่านจึงสูงขึ้นเล็กน้อย ชั้นสีขาวสว่างที่อยู่ใต้โครงสร้างจุลภาคของแกนกลางของปลอกดอกสว่านคือชั้นออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการตัดลวด
2. การวิเคราะห์ผลลัพธ์
เหล็ก 4Cr5Mo2V มีพื้นฐานมาจากองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก H13 โดยหลอมโดยลดปริมาณซิลิกอนและเพิ่มปริมาณ V เหล็กชนิดนี้มีความสามารถในการชุบแข็ง ทนความร้อน และทนต่อการสึกหรอได้ดี และใช้กันอย่างแพร่หลายในแม่พิมพ์หล่อ แม่พิมพ์ปั๊มร้อน และแม่พิมพ์ตีขึ้นรูปร้อน ธาตุ โม ในโลหะผสมช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งของเหล็กโดยปรับปรุงเสถียรภาพของออสเทไนต์ที่เย็นจัด ในเวลาเดียวกัน โม ยังเป็นธาตุที่ขึ้นรูปคาร์ไบด์ที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็ง ความแข็งแรง และทนต่อการสึกหรอของเหล็ก เพิ่มความเหนียวและความเสถียรในการอบชุบของเหล็ก ในระหว่างกระบวนการอบชุบ วาเนเดียมที่ละลายในของแข็งจะตกตะกอนในรูปแบบของสารประกอบ V (C, N) ซึ่งมีบทบาทในการเสริมความแข็งแรงแบบตกตะกอนและการชุบแข็งรอง และเพิ่มความเหนียวที่อุณหภูมิสูงและความเสถียรในการอบชุบของเหล็ก หลังจากการอบชุบและชุบแข็งและการอบชุบด้วยความร้อน ความแข็งของเหล็กไม่น้อยกว่า 52HRC และพลังงานการดูดซับแรงกระแทกจะถึง 28.7J มีความต้านทานการสึกหรอบนพื้นผิวและความเหนียวของแกนกลางที่ดี ในระหว่างการใช้งาน ปลอกอะแดปเตอร์ก้านสามารถทนต่อแรงกระแทกแบบวนซ้ำและมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน เนื่องจากความจำเป็นในการติดตั้งและการจับคู่ พื้นผิวด้านนอกของปลอกอะแดปเตอร์ก้านจึงถูกทำเครื่องหมายด้วยเส้นเลเซอร์ ที่จุดตัดของเส้นลูกศร มีการรวมตัวของความเค้น ทำให้เกิดแหล่งความเค้น และปลอกอะแดปเตอร์ก้านจะทำให้เกิดการแตกจากความเค้น รอยแตกร้าวยังคงขยายตัวภายใต้แรงกระแทก ทำให้เกิดรอยแตกร้าวทะลุในปลอกอะแดปเตอร์ก้าน ภายใต้แรงกระแทก หน้าปลายทั้งสองของรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นจะถูและบีบกัน และสัณฐานวิทยาในระดับจุลภาคของพื้นผิวรอยแตกร้าวจะแสดงการเสียรูปพลาสติก เนื่องจากแรงกระแทกของอะแดปเตอร์ก้านและลูกสูบบัฟเฟอร์ ชั้นการเสียรูปจึงปรากฏขึ้นที่ปลายของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน เนื่องจากเอฟเฟกต์การทำให้แข็งจากการทำงาน ความแข็งของปลายปลอกอะแดปเตอร์ก้านจึงเพิ่มขึ้น และแตกได้ง่ายในระหว่างการใช้งานในระยะยาว
ตามสภาพแวดล้อมการทำงานและรูปแบบความล้มเหลวของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน ขอแนะนำให้ใช้โหมดการพิมพ์ในการทำเครื่องหมายปลอกอะแดปเตอร์ก้าน เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อพื้นผิวของปลอกอะแดปเตอร์ก้านที่เกิดจากการทำเครื่องหมายเส้น ส่งผลให้เกิดความเครียดสะสมและรอยแตกร้าวจากความเมื่อยล้าในปลอกอะแดปเตอร์ก้าน
3 บทสรุป
จากการตรวจสอบและวิเคราะห์ลักษณะทางมหภาคและจุลภาคของการแตกของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน องค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ ความแข็ง ประสิทธิภาพการกระแทก สิ่งที่รวมอยู่ และโครงสร้างทางโลหะวิทยา พบว่าสาเหตุหลักของการแตกร้าวของปลอกอะแดปเตอร์ก้านคือรอยแตกจากความล้าที่เกิดจากความเข้มข้นของความเค้นที่เส้นเลเซอร์บนพื้นผิว ปลายปลอกอะแดปเตอร์ก้านจะมีชั้นการเสียรูปภายใต้แรงกระแทก และความแข็งของปลายจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการชุบแข็งจากการทำงาน ซึ่งจะทำให้เกิดการแตกร้าวและความล้มเหลวได้ง่ายในระหว่างการใช้งาน ขอแนะนำให้ใช้เครื่องหมายพิมพ์และข้อบกพร่องที่เกิดจากการทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์เพื่อลดความเข้มข้นของความเค้นบนพื้นผิวของปลอกอะแดปเตอร์ก้านและเพิ่มอายุการใช้งานของปลอกอะแดปเตอร์ก้าน
