วิธีการผลิตเหล็กกลวงสำหรับเครื่องมือเจาะหิน
เหล็กกลวงสำหรับเจาะเป็นวัสดุตั้งต้นสำหรับแท่งเจาะไฮดรอลิกหลายชนิดที่ใช้ในงานเหมืองแร่ งานขุดอุโมงค์ งานโม่หิน และงานก่อสร้าง แม้ว่าจะมีลักษณะคล้ายท่อเหล็ก แต่ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดกว่าท่อธรรมดามาก
ก้านเจาะไฮดรอลิกต้องถ่ายทอดพลังงานกระแทกความถี่สูงและการหมุนจากหัวเจาะหินไปยังดอกเจาะ ในขณะเดียวกัน รูระบายภายในจะนำอากาศหรือน้ำไปยังหน้าเจาะ ช่วยกำจัดเศษหิน การผสมผสานระหว่างแรงกระแทก การหมุน การสึกหรอจากการเสียดสี และการไหลของของเหลวภายใน ทำให้คุณภาพของวัสดุเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
หากเหล็กกลวงสำหรับทำดอกสว่านมีคุณภาพไม่ดีในด้านความตรง มีสิ่งเจือปนมากเกินไป มีคุณสมบัติทางกลไม่ดี หรือมีขนาดไม่สม่ำเสมอ ดอกสว่านที่ได้อาจเกิดความเสียหายจากความล้า เกลียวเสียหาย การถ่ายโอนพลังงานไม่ดี หรือการเบี่ยงเบนของรูเจาะมากเกินไป ด้วยเหตุนี้ การผลิตเหล็กกลวงสำหรับทำดอกสว่านจึงเป็นกระบวนการทางโลหะวิทยาและการรีดที่ควบคุมอย่างเข้มงวด ซึ่งเริ่มต้นนานก่อนที่จะนำแท่งเหล็กไปกลึง
1. การควบคุมวัตถุดิบเริ่มต้นด้วยการคัดเลือกเศษวัสดุ
คุณภาพของเหล็กเจาะกลวงเริ่มต้นจากการคัดเลือกวัตถุดิบ ผู้ผลิตเหล็กควบคุมเศษเหล็กที่ใช้ในกระบวนการหลอมอย่างระมัดระวัง เศษเหล็กต้องได้รับการคัดแยกตามประเภทและองค์ประกอบ และวัสดุที่มีโลหะหนักมากเกินไปหรือสารตกค้างที่เป็นอันตรายจะต้องถูกกำจัดออกไป
เรื่องนี้สำคัญเพราะธาตุตกค้างอาจส่งผลต่อความเหนียว ประสิทธิภาพในการต้านทานความล้า ความสามารถในการเชื่อม การตอบสนองต่อการอบชุบความร้อน และอายุการใช้งานในระยะยาว แม้แต่ธาตุที่ไม่พึงประสงค์เพียงเล็กน้อยก็อาจก่อให้เกิดปัญหาเมื่อแท่งเจาะได้รับแรงกระแทกซ้ำๆ
สำหรับเหล็กเจาะกลวงคุณภาพสูง ผู้ผลิตเหล็กยังควบคุมสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะและปริมาณก๊าซในระหว่างการผลิตด้วย สิ่งเจือปนคืออนุภาคขนาดเล็กที่ติดอยู่ภายในเนื้อเหล็ก หากมีขนาดใหญ่เกินไปหรือมีจำนวนมากเกินไป อาจกลายเป็นจุดรวมความเค้นและทำให้เกิดรอยแตกในระหว่างการเจาะได้
บทความต้นฉบับให้ค่าอ้างอิงที่ใช้สำหรับเหล็กเจาะกลวงของสวีเดน ซึ่งรวมถึงค่าการรวมตัวของออกไซด์ต่ำกว่า 0.5 และปริมาณก๊าซต่ำกว่า 0.056% ค่าเหล่านี้ควรเข้าใจว่าเป็นค่าอ้างอิงทางเทคนิคมากกว่าข้อกำหนดสากล ผู้ผลิตแต่ละรายต้องกำหนดมาตรฐานวัสดุของตนเองตามเกรดเหล็ก การใช้งานที่ต้องการ ความต้องการของลูกค้า และระบบคุณภาพที่เกี่ยวข้อง
2. การผลิตและการกลั่นเหล็กกล้า
หลังจากคัดแยกเศษเหล็กแล้ว วัสดุจะเข้าสู่กระบวนการผลิตเหล็ก โดยทั่วไปจะใช้เตาหลอมไฟฟ้าในการผลิตเหล็กอัลลอย จากนั้นเหล็กหลอมเหลวจะถูกกลั่นเพื่อปรับปรุงการควบคุมองค์ประกอบทางเคมีและลดสิ่งเจือปน
กระบวนการกลั่นขั้นที่สองอาจรวมถึงการบำบัดในเตาหลอมและการกำจัดก๊าซด้วยระบบสุญญากาศ การกลั่นในเตาหลอมช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับองค์ประกอบของโลหะผสม อุณหภูมิ และความสะอาดได้ การกำจัดก๊าซด้วยระบบสุญญากาศช่วยกำจัดก๊าซที่ละลายอยู่ เช่น ไฮโดรเจนและไนโตรเจน ซึ่งอาจลดคุณภาพของเหล็กได้หากมีปริมาณมากเกินไป
การควบคุมอย่างระมัดระวังในระหว่างการหลอมและการกลั่นจะช่วยให้ได้องค์ประกอบของเหล็กที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากเหล็กสำหรับดอกสว่านกลวงต้องมีคุณสมบัติที่สม่ำเสมอในขั้นตอนต่อๆ ไป เช่น การตีขึ้นรูป การรีด การกลึง การอบชุบแข็ง การชุบแข็งด้วยการเหนี่ยวนำ และการยิงลูกปืน
หลังจากผ่านกระบวนการกลั่นแล้ว เหล็กจะถูกหล่ออย่างต่อเนื่องเป็นแท่งสี่เหลี่ยม การหล่ออย่างต่อเนื่องต้องได้รับการควบคุมเพื่อลดการแยกตัวของส่วนผสม ข้อบกพร่องภายใน และความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิว แท่งเหล็กนี้จะกลายเป็นแบบเริ่มต้นสำหรับกระบวนการรีดเหล็กกลวง
3. การเตรียมและการเจาะแท่งโลหะ
ก่อนการรีดขึ้นรูป แท่งโลหะสี่เหลี่ยมที่หล่ออย่างต่อเนื่องจะถูกทำความสะอาดเพื่อขจัดตำหนิบนพื้นผิว พื้นผิวแท่งโลหะที่สะอาดจะช่วยป้องกันไม่ให้ตำหนิเหล่านั้นถูกรีดติดไปกับวัสดุสำเร็จรูป
จากนั้นแท่งโลหะจะถูกนำไปผ่านกระบวนการขึ้นรูปหลายขั้นตอน โดยทั่วไปลำดับขั้นตอนอาจรวมถึงการรีดหยาบ การเปิดแท่งโลหะ และการแปรรูปให้เป็นแท่งโลหะกลม พื้นผิวด้านนอกอาจถูกลอกหรือปรับสภาพก่อนที่จะเจาะรูตรงกลาง
เจาะรูตรงกลางลงบนแท่งโลหะทรงกลม แล้วสอดแกนเหล็กอัลลอยด์ความแข็งแรงสูงเข้าไป แกนเหล็กนี้มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง เพราะเป็นตัวกำหนดรูสำหรับปรับแนวภายในระหว่างการรีดขึ้นรูปในขั้นตอนต่อไป
ความแม่นยำในขั้นตอนนี้มีความสำคัญ รูเจาะต้องอยู่ตรงกลางและสม่ำเสมอ ในขณะที่เหล็กที่อยู่รอบๆ ต้องมีความหนาของผนังและโครงสร้างที่แข็งแรงเพียงพอ รูเจาะที่ไม่อยู่ตรงกลางอาจทำให้ความหนาของผนังไม่สม่ำเสมอ เกิดความไม่สมดุลระหว่างการหมุน และลดประสิทธิภาพการรับแรงล้าของแท่งเจาะในที่สุด
4. การรีดเหล็กกลวงแบบพิเศษ
หลังจากใส่แกนหมุนแล้ว แท่งโลหะจะถูกให้ความร้อนอีกครั้งและรีดในเครื่องรีดเหล็กกลวงโดยเฉพาะ กระบวนการรีดนี้จะลดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ขึ้นรูปให้ได้รูปทรงที่ต้องการ และขึ้นรูปรูภายในรอบแกนหมุน
เหล็กเจาะกลวงสามารถผลิตได้ในรูปทรงภายนอกที่แตกต่างกันไปตามการออกแบบก้านเจาะ รูปทรงทั่วไป ได้แก่ ทรงกลม ทรงหกเหลี่ยม และรูปทรงพิเศษอื่นๆ รูปทรงสุดท้ายต้องเป็นไปตามค่าความคลาดเคลื่อนของขนาดที่รองรับการกลึงและการออกแบบการเชื่อมต่อในภายหลัง
จากนั้นเหล็กจะถูกทำให้เย็นลงอย่างเป็นระบบ โดยมักใช้แท่นระบายความร้อนแบบขั้นบันได อัตราการระบายความร้อนสามารถส่งผลต่อโครงสร้างจุลภาค ความเค้นตกค้าง ความตรง และคุณสมบัติทางกล ดังนั้น การระบายความร้อนอย่างเป็นระบบจึงเป็นส่วนหนึ่งของระบบคุณภาพโดยรวม ไม่ใช่เพียงแค่ขั้นตอนการรอคอย
หลังจากเย็นตัวลงแล้ว อุปกรณ์ไฮดรอลิกจะดึงแกนออกจากเหล็ก จากนั้นผลิตภัณฑ์จะถูกส่งไปยังขั้นตอนการตรวจสอบแบบออนไลน์ การตัดตามความยาว และการตกแต่งขั้นสุดท้ายอย่างแม่นยำ
5. ข้อกำหนดด้านการตรวจสอบและขนาด
เหล็กกลวงสำหรับเจาะที่ผลิตเสร็จแล้วจะได้รับการตรวจสอบก่อนส่งมอบให้กับผู้ผลิตก้านเจาะ การตรวจสอบที่สำคัญอาจรวมถึง:
ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและขนาดโปรไฟล์
เส้นผ่านศูนย์กลางและความเป็นศูนย์กลางของรูล้างภายใน
ความตรง
คุณภาพพื้นผิว
ความสม่ำเสมอของความหนาของผนัง
คุณสมบัติทางกล
การลดคาร์บอนบนพื้นผิวภายนอกและภายใน
ระดับการรวมตัวและความสะอาดของวัสดุ
การสูญเสียคาร์บอนเป็นเรื่องที่ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษ กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อคาร์บอนสูญเสียไปจากผิวเหล็กในระหว่างการให้ความร้อน การสูญเสียคาร์บอนมากเกินไปอาจลดความแข็งของผิวเหล็กและทำให้วัสดุมีความสามารถในการต้านทานการสึกหรอลดลงหลังจากการอบชุบด้วยความร้อน
สำหรับงานก้านเจาะ ทั้งพื้นผิวด้านนอกและผนังด้านในของรูล้างควรเป็นไปตามข้อกำหนดการลดปริมาณคาร์บอนที่ควบคุมได้ ผนังด้านในมีความสำคัญเนื่องจากสัมผัสกับสารล้างที่มีความเร็วสูงและเศษเจาะที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในระหว่างการใช้งาน
6. การป้องกันการกัดกร่อนและการส่งมอบ
หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการแล้ว เหล็กเจาะกลวงสามารถเคลือบด้วยวัสดุป้องกันการกัดกร่อนได้ นอกจากนี้ รูสำหรับล้างอาจได้รับการอุดด้วยปลั๊กพลาสติกเพื่อป้องกันการปนเปื้อนและความชื้นเข้าในระหว่างการขนส่งและการจัดเก็บ
ข้อควรระวังเหล่านี้ช่วยรักษาคุณภาพของวัสดุก่อนขั้นตอนการผลิตแท่งเจาะ การกัดกร่อน สิ่งสกปรก หรือความชื้นภายในรูล้างอาจก่อให้เกิดปัญหาในการประมวลผลในภายหลังและส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
จากนั้นเหล็กกลวงจะถูกส่งไปยังผู้ผลิตแท่งเจาะ ซึ่งจะผ่านกระบวนการยืดให้ตรง การผลิตเกลียว การเชื่อมแบบเสียดทาน หรือการขึ้นรูปปลายตามความจำเป็น การกลึง การอบชุบด้วยความร้อน การพ่นลูกเหล็ก การตรวจสอบขั้นสุดท้าย และการบรรจุภัณฑ์
เหตุใดคุณภาพของเหล็กเจาะกลวงจึงมีความสำคัญในภาคสนาม
เหล็กกล้ากลวงคุณภาพสูงช่วยสนับสนุนการผลิตแท่งเจาะที่มีความแข็งแรงต่อความล้า ทนต่อการสึกหรอ และมีความแม่นยำทางด้านขนาดที่ดีกว่า ซึ่งจะช่วยให้ผู้รับเหมาสามารถเจาะรูได้ตรงขึ้น รักษาอัตราการเจาะให้คงที่ และลดเวลาหยุดทำงานที่เกิดจากความเสียหายของแท่งเจาะ
ประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายของก้านเจาะไฮดรอลิกขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตทั้งหมด การกลึงและการอบชุบความร้อนที่ดีไม่สามารถชดเชยความไม่สะอาดของเหล็ก คุณสมบัติทางกลที่อ่อนแอ หรือรูปทรงที่ไม่สม่ำเสมอในวัสดุเริ่มต้นได้อย่างเต็มที่
ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตเครื่องมือเจาะหินที่เชื่อถือได้ จึงมองเหล็กเจาะกลวงเป็นวัสดุเชิงกลยุทธ์มากกว่าสินค้าโภคภัณฑ์ โดยการควบคุมโลหะวิทยา การรีด การตรวจสอบ และการตกแต่ง พวกเขาจึงสร้างรากฐานที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นเพื่อประสิทธิภาพการเจาะที่เชื่อถือได้
