電鍍金剛石鉆頭目前多采用鎳基合金胎體,在鉆進(jìn)硬而完整的巖石中能取得好的效果,但在鉆進(jìn)較破碎的和強(qiáng)研磨性巖石時(shí),鉆頭的耐磨性不理想,主要表現(xiàn)為鉆頭的保徑能力較差,導(dǎo)致鉆頭的使用壽命縮短,這是電鍍金剛石鉆頭需要解決而長(zhǎng)期尚未解決好的問(wèn)題。本論文針對(duì)電鍍金剛石鉆頭的這個(gè)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了試驗(yàn)與研究,采用二次成型工藝和陰極移動(dòng)方法,明顯地提高了鉆頭的保徑效果。采用二次成形方法的電鍍鉆頭平均壽命提高22%;而采用陰極移動(dòng)方法的電鍍鉆頭的硬度平均提高8%,耐磨性提高26%。基本上實(shí)現(xiàn)了鉆頭的同步磨損,明顯地提高了鉆頭的使用壽命。

二次成型工藝試驗(yàn)

二次成型工藝就是指電鍍鉆頭的工作層成型與保徑層成型分兩次完成,改變了過(guò)去電鍍鉆頭的保徑層厚度滿足要求后,戴上模具,繼續(xù)電鍍工作層,直到鉆頭的設(shè)計(jì)要求。二次成型工藝則是鉆頭入槽電鍍后戴上模具直接電鍍工作層,當(dāng)工作層的高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后出槽,卸去模具,經(jīng)二次鍍前處理入槽電鍍。二次入槽電鍍只電鍍內(nèi)外徑,鉆頭不戴模具,內(nèi)外徑處于開放狀態(tài),電鍍中所析出的氫不容易在內(nèi)外徑表面滯留,有效地保證了鉆頭的內(nèi)外徑鍍層內(nèi)極少滲氫,因而鉆頭的保徑效果得到提高。

模具與工藝設(shè)計(jì)

電鍍鉆頭的模具設(shè)計(jì)不同于一次成型電鍍鉆頭的模具設(shè)計(jì)。二次成型的模具的壁厚可以減薄,一般為4~5mm即可;其高度必須比鉆頭的工作層高度高出3mm;模具的光潔度盡可能高;內(nèi)模的外徑比剛體的內(nèi)徑應(yīng)小0.10mm,而外模的內(nèi)徑應(yīng)比剛體的外徑大0.10mm。模具的這些設(shè)計(jì)參數(shù)將有利于鉆頭成型和電鍍后容易脫模。

鉆頭的絕緣方法也有別于普通的絕緣方法,見(jiàn)圖1所示。絕緣中除了采用常規(guī)的塑料膠帶絕緣外,設(shè)計(jì)了內(nèi)、外底模,增強(qiáng)了絕緣效果,減少二次入槽前的準(zhǔn)備工作。

電鍍鉆頭工藝參數(shù)中,首先要注重鍍前的處理工藝,這是保證電鍍金剛石鉆頭鍍層與剛體結(jié)合牢固、不起皮、不掉塊的重要工序。鉆頭經(jīng)電化學(xué)除油、陽(yáng)極活化后入槽電鍍,電鍍1h后戴上模具,對(duì)鉆頭的底唇面加金剛石復(fù)合鍍。入槽后加模具前的電鍍時(shí)間不要少于1h,這是為了保證鍍層與剛體有很強(qiáng)的結(jié)合力,也為了后續(xù)的二次成型創(chuàng)造有利的條件。