Compréhension approfondie des trépans à dents sphériques
Les forets à dents sphériques sont des outils largement utilisés dans les opérations de forage, d'exploitation minière et autres opérations d'ingénierie.
1. Caractéristiques structurelles
Conception à dents sphériques La principale caractéristique d'un foret à dents sphériques est que sa tête est incrustée de billes. Ces billes sont généralement en carbure cémenté, tel que le carbure de tungstène. La forme de la dent sphérique est similaire à celle d'une partie de sphère, ce qui permet à la dent sphérique d'exercer une plus grande pression avec une zone de contact plus petite lorsqu'elle entre en contact avec des matériaux durs tels que des roches. Par exemple, dans les mines à ciel ouvert, lorsque le foret à dents sphériques heurte la roche, les dents sphériques sont comme de petits "breakers", qui concentrent la contrainte locale de la roche, facilitant ainsi sa fissuration et sa rupture. Corps de foret Le corps de foret est généralement en acier de haute qualité, qui joue le rôle de support des dents sphériques. La conception du corps de foret doit garantir une résistance et une ténacité suffisantes pour résister à l'impact et au couple pendant le forage. Ses formes structurelles sont diverses, y compris des types intégraux et combinés. Le corps de foret intégré est une dent sphérique directement incrustée dans un foret complet ; le type combiné est une structure de coupe avec des dents sphériques et la base du foret combinées par une méthode de connexion spéciale, pratique pour remplacer les dents sphériques endommagées. Rainures à copeaux Les forets à dents sphériques sont également conçus avec des rainures à copeaux. Pendant le processus de forage, les débris de roche brisés doivent être évacués à temps, sinon cela affectera l'efficacité de forage du trépan. La forme, la taille et le nombre de rainures à copeaux varient en fonction de la taille et de l'utilisation du foret. Par exemple, dans le foret à dents sphériques pour le forage pétrolier, la conception de la rainure à copeaux doit tenir compte du fait que les déblais reviennent doucement au sol depuis le fond du puits sous le transport du fluide de forage, et sa spirale la rainure à copeaux peut guider les déblais pour qu'ils montent dans le sens d'écoulement du fluide de forage.
2. Principe de fonctionnement
Le foret à dents sphériques à percussion écrase principalement les roches par impact. Sur certains équipements miniers, tels que les foreuses, la force d'impact est générée par le mouvement alternatif du piston et transmise au trépan à dents sphériques. Lorsque la dent sphérique entre en contact avec la roche, en raison de la dureté élevée du matériau en carbure cémenté de la dent sphérique, la force d'impact peut être efficacement transmise à l'intérieur de la roche, provoquant la rupture de la roche. Par exemple, dans les projets d'excavation de tunnels, la fréquence d'impact et la force d'impact du chariot de forage de roche utilisant le foret à dents sphériques peuvent être ajustées en fonction de la dureté de la roche. Pour le granit avec une dureté plus élevée, une fréquence d'impact plus élevée et une force d'impact plus élevée sont nécessaires pour permettre aux dents sphériques de briser efficacement la roche. Concassage par cisaillement En plus du concassage par impact, le foret à dents sphériques génère également une force de cisaillement pendant le processus de rotation. Lorsque le foret tourne, le mouvement relatif entre les dents sphériques et la roche permet aux dents sphériques de cisailler et d'écraser la roche. Cette action de cisaillement est plus efficace pour broyer certaines roches présentant des structures en couches ou une faible fragilité. Par exemple, lors de l'extraction de schiste, l'action de cisaillement rotatif du trépan à dents sphériques peut écraser le schiste le long du plan de litage, améliorant ainsi l'efficacité de l'exploitation minière.
3. Champ de candidature
Exploitation minière Dans l'exploitation minière des métaux et des non-métaux, les forets à dents sphériques sont largement utilisés pour percer des trous de mine. Par exemple, dans les mines de minerai de fer, il est nécessaire d'utiliser un foret à dents sphériques pour forer un trou de mine d'une certaine profondeur et d'un certain diamètre sur le corps minéralisé, puis de charger des explosifs pour le dynamitage, de manière à extraire le minerai du corps minéralisé. . Pour les minerais de dureté différente, des forets à dents sphériques de différentes spécifications et matériaux seront sélectionnés. Pour les minerais avec une dureté plus élevée, des forets à dents sphériques avec une dureté de dent sphérique plus élevée et une plus grande résistance du corps de foret seront utilisés. Dans la construction de fondations de bâtiments, comme le forage de fondations sur pieux, les forets à dents sphériques peuvent être utilisés pour percer diverses strates, notamment des couches de sol, de sable et de roche. Lorsqu'ils rencontrent des strates rocheuses, les forets à dents sphériques peuvent briser efficacement les roches pour assurer le forage en douceur des trous de pieux. Par exemple, dans la construction de fondations sur pieux d'immeubles de grande hauteur, les forets à dents sphériques peuvent percer des trous pour pieux qui répondent aux exigences de conception sur un substrat rocheux dur, fournissant ainsi un support solide pour les fondations du bâtiment. Forage pétrolier et gazier Dans l'exploration et l'exploitation du pétrole et du gaz, les forets à dents sphériques constituent un outil de forage important. Lors du forage dans des couches rocheuses souterraines, les forets à dents sphériques peuvent s'adapter à des strates de dureté différente et des structures complexes. Il peut briser des roches de réservoir courantes telles que le grès et le calcaire, aidant ainsi les travailleurs du secteur pétrolier à obtenir des échantillons de pétrole et de gaz, ainsi qu'à mener des opérations minières ultérieures.
4. Avantages et limites
Avantages Bonne résistance à l'usure : étant donné que les dents sphériques sont en carbure, leur résistance à l'usure est bien meilleure que celle des forets à dents en acier ordinaires. Pendant les opérations de forage à long terme, les dents sphériques peuvent conserver une bonne forme et de bonnes performances de coupe, réduisant ainsi le nombre de remplacements fréquents de forets et réduisant les coûts d'exploitation. Forte adaptabilité : les forets à dents sphériques peuvent s'adapter à une variété de duretés et de types de roches. Qu'il s'agisse de granit dur ou de grès relativement mou, les forets à dents sphériques peuvent effectuer efficacement des opérations de forage en ajustant les paramètres de forage (tels que l'énergie d'impact, la vitesse de rotation, etc.). Limites Coût élevé : étant donné que les dents sphériques sont en carbure cémenté et que le processus de fabrication du foret est relativement complexe, le coût des forets à dents sphériques est plus élevé que celui des forets ordinaires. Cela limite dans une certaine mesure son application dans certains petits projets avec un contrôle strict des coûts. Exigences opérationnelles élevées : lors de l'utilisation de forets à dents sphériques, il est nécessaire d'ajuster raisonnablement les paramètres de forage en fonction des différentes propriétés de la roche et des exigences de forage. Si les paramètres ne sont pas correctement ajustés, cela peut entraîner des problèmes tels qu'une usure excessive des dents de la bille, des dommages au foret ou une faible efficacité de forage.
