Tổng quan về nghiên cứu sản phẩm dụng cụ khoan

Công cụ khoan đá đã được sử dụng rộng rãi trong khai thác năng lượng, bảo tồn nước và xây dựng giao thông cũng như xây dựng cơ sở hạ tầng như tàu điện ngầm. Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và công nghệ, nhu cầu thị trường quốc tế về đuôi hàn ngày càng tăng và đặt ra những yêu cầu ngày càng tốt hơn về chất lượng sản phẩm. Cơ cấu sản phẩm dụng cụ khoan của nước ta không hợp lý, sản phẩm cấp thấp dư thừa công suất, dụng cụ khoan đá thủy lực cao cấp chỉ có thể dựa vào nhập khẩu. So với các nước có nền công nghiệp phát triển như Thụy Điển, Anh, Mỹ, Nhật Bản, các sản phẩm máy khoan trong nước rất khác biệt về hiệu suất, chất lượng cũng như thông số kỹ thuật. Vì vậy, nghiên cứu về thay thế vật liệu trong nước và quy trình sản xuất dụng cụ khoan đá có giá trị ứng dụng thực tiễn quan trọng.

Dụng cụ khoan là dụng cụ được sử dụng khi khoan đá cứng. Chúng là những hệ thống thanh mảnh bao gồm các mũi khoan, thanh khoan, ống nối và đuôi khoan được sử dụng cùng với máy khoan đá thủy lực. Dụng cụ khoan chủ yếu được sử dụng trong các dự án như khai thác khoáng sản và tài nguyên dầu khí, xây dựng cầu, đường hầm, tàu điện ngầm, thủy lợi và thủy điện, v.v. Quá trình phát triển dụng cụ khoan có một quá trình rất dài. Nó đã dần dần phát triển cùng với sự phát triển của khoa học vật liệu và khoa học công nghệ khai thác mỏ. Hiệu suất làm việc của máy khoan đá ngày càng cao hơn và các yêu cầu đối với dụng cụ khoan sử dụng cùng với chúng cũng ngày càng nghiêm ngặt hơn. Điều này thúc đẩy việc sản xuất thép khoan hợp kim hiện đại và dụng cụ khoan có tuổi thọ cao. Sự phát triển của thép khoan và dụng cụ khoan chất lượng cao đã thúc đẩy sự phát triển của máy khoan đá thủy lực tần số cao và công suất cao.

Với sự phát triển nhanh chóng của công cuộc xây dựng kinh tế nước ta, việc khai thác tài nguyên khoáng sản, xây dựng các cơ sở năng lượng và giao thông cũng như việc xây dựng các thành phố tàu điện ngầm đều không thể tách rời khỏi các công cụ khoan đá. Đặc biệt trong việc thi công một số công trình trọng điểm, việc thi công gặp nhiều khó khăn, yêu cầu về chất lượng công trình cao nên hiệu quả hoạt động của các dụng cụ khoan đá gặp nhiều thách thức. Các nước công nghiệp hóa nước ngoài rất coi trọng việc phát triển các công cụ khoan đá. Trong vài thập kỷ qua, họ đã đầu tư rất nhiều tiền vào việc nghiên cứu và phát triển vật liệu cũng như quy trình và đã đạt được những kết quả đáng chú ý. Sự phát triển của các sản phẩm dụng cụ khoan của nước ta thua xa so với các nước công nghiệp phương Tây. Còn nhiều vấn đề như cơ cấu sản phẩm chưa hợp lý. Hầu hết các thiết bị khoan đá thủy lực cao cấp và dụng cụ khoan hỗ trợ đều được nhập khẩu từ nước ngoài. Tuy nhiên, các sản phẩm cấp thấp gặp phải vấn đề ở Trung Quốc. Do vấn đề dư thừa công suất, giá thành thấp, hàm lượng vàng thấp, không có khả năng cạnh tranh trên thế giới. So với các nhà sản xuất dụng cụ khoan nổi tiếng thế giới như Sandvik, Atlas Copco, Secoroc, Boart Long Year Company, Mitsubishi, Furukawa của Nhật Bản, v.v., dụng cụ khoan trong nước vẫn còn những vấn đề về hiệu suất, chất lượng sản phẩm, thông số kỹ thuật và tuổi thọ sử dụng. Có một khoảng cách đáng kể. Vì vậy, để thi công nhiều dự án quan trọng trong nước, các bộ phận liên quan chủ yếu dựa vào nhập khẩu máy khoan đá và dụng cụ khoan hỗ trợ để đảm bảo tiến độ thi công và chất lượng dự án. Do nguyên liệu trong nước rẻ hơn nguyên liệu nhập khẩu, đồng thời nhiều mối liên kết như vận chuyển, khai báo hải quan được giảm thiểu rất nhiều nên nếu sử dụng nguyên liệu trong nước để thay thế nguyên liệu nhập khẩu sẽ mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho doanh nghiệp và các công trình kỹ thuật. Đồng thời, nó tiết kiệm ngoại hối cho đất nước và mang lại lợi ích toàn diện tốt.

Trong những năm gần đây, nhiều chuyên gia và học giả trong nước nghiên cứu tài liệu đã tiến hành nghiên cứu liên quan về sản phẩm máy khoan của nước ta từ nhiều góc độ khác nhau. Về công nghệ xử lý nhiệt: Sau một loạt cải tiến xử lý nhiệt, thử nghiệm đuôi khoan thép 30Cr2Ni4MoV do Huang Chang và Zhang Hongyun thuộc Viện nghiên cứu luyện kim Quảng Tây nước tôi sản xuất cho thấy tuổi thọ trung bình của nó có thể đạt tới 860m/cái, trong đó dài hơn so với phương pháp điều trị thông thường hiện nay ở Trung Quốc. Tuổi thọ của đuôi khoan thép 35CrMoV đã tăng hơn 40%, gần bằng tuổi thọ 1000-1200m của sản phẩm đuôi khoan của công ty Atlas Thụy Điển. Shao Honghong, Jiang Xiaoyan và Zhang Daojun của đất nước tôi đã chọn các sản phẩm máy khoan thử nghiệm 40CrNiMoA và áp dụng công nghệ kiểm tra độ mỏi siêu âm để kiểm tra hiệu suất của thép 40CrNiMoA với ba trạng thái cấu trúc vi mô khác nhau dưới tải trọng rung siêu âm (f = 20kHz, R = -1). Phân tích kiểm tra hiệu suất mỏi. Kết quả chứng minh rằng trong điều kiện rung siêu âm, tuổi thọ mỏi siêu âm của các cấu trúc vi mô có độ khít và bền chắc được cải thiện đáng kể. Và ở mức độ căng thẳng thấp, tuổi thọ mỏi của troostite đã được tôi luyện sẽ cao hơn troostite đã được tôi luyện. Để cải thiện độ dẻo dai của đuôi khoan, Hong Zhensheng và Yin Fuchen của Đại học Xiangtan đã đề xuất một"xử lý tăng cường và tăng cường composite"phương pháp, nghĩa là cacbon hóa + ủ ở nhiệt độ cao + làm nguội đẳng nhiệt + xử lý ủ ở nhiệt độ thấp. Vật liệu ban đầu của đuôi khoan là thép 22SiMnCrNi2M0A. Quá trình xử lý nhiệt được cải tiến và tối ưu hóa, cấu trúc cuối cùng thu được là bainite thấp hơn + martensite đã được làm nguội + một lượng nhỏ austenite được giữ lại, từ đó làm cứng nó.

Công ty TNHH Dụng cụ khoan thép Hồ Bắc Tiantian và Đại học Công nghệ Hồ Bắc đã cùng nhau nghiên cứu và chỉ ra rằng thép 23CrNi3Mo có độ bền và độ dẻo dai tốt khi tôi dầu ở nhiệt độ 820 ~ 860°C và có thể được sử dụng làm quy trình xử lý nhiệt cuối cùng cho 23CrNi3Mo dụng cụ khoan thử thép. Giáo sư Zhao Changyou từ Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tiến hành phân tích thử nghiệm chi tiết về hiệu suất của thép công cụ khoan dòng Si-Mn nội địa 24SiMnCrNi2MoA. Thép cường độ cực cao hợp kim thấp 24SiMnCrNi2MoA A, cường độ trung bình là 1400MPa và độ bền kéo tối đa có thể đạt tới 1540-1680MPa, đồng thời có năng lượng hấp thụ va đập cao, độ nhạy thấp và độ giãn dài tốt.

Nghiên cứu được thực hiện bởi các học giả này về việc bản địa hóa các công cụ khoan đã cung cấp dữ liệu tham khảo quan trọng và có ý nghĩa cho các nhà nghiên cứu phát triển công cụ khoan đá tiếp theo. Ngành công nghiệp dụng cụ khoan thép khoan đá của Trung Quốc không ngừng phát triển. Chúng ta phải tìm hiểu thêm về các công nghệ gia công, sản xuất tiên tiến của nước ngoài và làm tốt việc nghiên cứu các sản phẩm dụng cụ khoan nhập khẩu. Và kết hợp với hiện trạng ứng dụng trong nước, phát triển các sản phẩm máy khoan có hiệu suất và chất lượng tốt hơn, tiến hành nghiên cứu khoa học không ngừng nhằm mục đích nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường toàn cầu và cung cấp ngày càng nhiều sản phẩm tốt hơn cho công cuộc xây dựng kinh tế quốc dân của các nước đang phát triển trên thế giới . Kết quả trải nghiệm hiệu quả.