Compreensão aprofundada das brocas para rocha com dentes esféricos

As brocas de dente esférico são ferramentas amplamente utilizadas em perfuração, mineração e outras operações de engenharia.

1. Características estruturais

Design de dente esférico A principal característica de uma broca de dente esférico é que sua cabeça é incrustada com esferas. Essas esferas são geralmente feitas de metal duro, como o carboneto de tungstênio. O formato do dente esférico é semelhante a uma parte de uma esfera, o que permite que o dente esférico exerça maior pressão com uma área de contato menor quando entra em contato com materiais duros, como rochas. Por exemplo, na mineração a céu aberto, quando a broca de dente esférico impacta a rocha, os dentes esféricos são como pequenos "breakers", que concentram a tensão local da rocha, tornando mais fácil rachar e quebrar a rocha. Corpo da broca O corpo da broca geralmente é feito de aço de alta qualidade, que desempenha a função de apoiar os dentes esféricos. O projeto do corpo da broca deve garantir resistência e tenacidade suficientes para suportar o impacto e o torque durante a perfuração. Suas formas estruturais são diversas, incluindo tipos integrais e combinados. O corpo integral da broca é um dente esférico diretamente embutido em uma broca completa; o tipo combinado é uma estrutura de corte com dentes esféricos e a base da broca combinada por um método de conexão especial, que é conveniente para substituir dentes esféricos danificados. Ranhuras para cavacos As brocas de dente esférico também são projetadas com ranhuras para cavacos. Durante o processo de perfuração, os detritos de rocha quebrada precisam ser descarregados a tempo, caso contrário, afetarão a eficiência de perfuração da broca. A forma, o tamanho e o número de ranhuras para cavacos variam dependendo do tamanho e da finalidade da broca. Por exemplo, na broca de dente esférico para perfuração de petróleo, o projeto da ranhura de cavacos deve levar em consideração que os cascalhos retornam suavemente ao solo a partir do fundo do poço sob o transporte do fluido de perfuração, e sua espiral a ranhura para cavacos pode guiar os cortes para subir com a direção do fluxo do fluido de perfuração.

2. Princípio de funcionamento

A broca de dente esférico para esmagamento de impacto esmaga principalmente rochas por impacto. Em alguns equipamentos de mineração, como perfuratrizes, a força de impacto é gerada pelo movimento alternativo do pistão e transmitida à broca de dente esférico. Quando o dente esférico entra em contato com a rocha, devido à alta dureza do material de metal duro do dente esférico, a força de impacto pode ser efetivamente transmitida para o interior da rocha, fazendo com que a rocha se quebre. Por exemplo, em projetos de escavação de túneis, a frequência de impacto e a força de impacto do carrinho de perfuração de rocha usando a broca de dente esférico podem ser ajustadas de acordo com a dureza da rocha. Para granito com maior dureza, são necessárias maior frequência de impacto e maior força de impacto para permitir que os dentes esféricos quebrem a rocha com eficácia. Esmagamento por cisalhamento Além do esmagamento por impacto, a broca de dente esférico também gera força de cisalhamento durante o processo de rotação. Quando a broca gira, o movimento relativo entre os dentes esféricos e a rocha permite que os dentes esféricos cortem e esmaguem a rocha. Esta ação de cisalhamento é mais eficaz para esmagar algumas rochas com estruturas em camadas ou de baixa fragilidade. Por exemplo, durante a mineração de xisto, a ação de cisalhamento rotativo da broca de dente esférico pode esmagar o xisto ao longo do plano de estratificação, melhorando a eficiência da mineração.

3. Campo de aplicação

Mineração Na mineração de metais e não metais, as brocas de dentes esféricos são amplamente utilizadas para perfurar buracos de detonação. Por exemplo, em minas de minério de ferro, é necessário usar uma broca de dente esférico para perfurar um furo de detonação de certa profundidade e diâmetro no corpo de minério e, em seguida, carregar explosivos para detonação, de modo a retirar o minério do corpo de minério . Para minérios de diferentes durezas, serão selecionadas brocas de dente esférico de diferentes especificações e materiais. Para minérios com maior dureza, serão utilizadas brocas de dente esférico com maior dureza de dente esférico e maior resistência do corpo da broca. Na construção de fundações de edifícios, como na perfuração de fundações de estacas, as brocas de dente esférico podem ser usadas para perfurar vários estratos, incluindo camadas de solo, areia e rocha. Ao encontrar estratos rochosos, as brocas de dente esférico podem efetivamente quebrar as rochas para garantir a perfuração suave de furos de estacas. Por exemplo, na construção de fundações por estacas de edifícios altos, as brocas de dentes esféricos podem fazer furos nas estacas que atendem aos requisitos de projeto em rocha dura, fornecendo um suporte sólido para a fundação do edifício. Perfuração de petróleo e gás Na exploração e exploração de petróleo e gás, as brocas de dente esférico são uma importante ferramenta de perfuração. Ao perfurar camadas rochosas subterrâneas, as brocas com dentes esféricos podem se adaptar a estratos de diferentes durezas e estruturas complexas. Ele pode quebrar rochas reservatórios comuns, como arenito e calcário, ajudando os trabalhadores do petróleo a obter amostras de petróleo e gás, bem como nas operações de mineração subsequentes.

4. Vantagens e limitações

Vantagens Boa resistência ao desgaste: Como os dentes esféricos são feitos de material de metal duro, sua resistência ao desgaste é muito melhor do que a das brocas comuns com dentes de aço. Durante operações de perfuração de longo prazo, os dentes esféricos podem manter uma boa forma e desempenho de corte, reduzindo o número de substituições frequentes de brocas e reduzindo os custos operacionais. Forte adaptabilidade: as brocas de dente esférico podem se adaptar a uma variedade de diferentes durezas e tipos de rochas. Quer se trate de granito duro ou arenito relativamente macio, as brocas de dente esférico podem realizar operações de perfuração com eficácia, ajustando os parâmetros de perfuração (como energia de impacto, velocidade de rotação, etc.). Limitações Alto custo: Como os dentes esféricos são feitos de metal duro e o processo de fabricação da broca é relativamente complexo, o custo das brocas com dentes esféricos é maior do que o das brocas comuns. Isto até certo ponto limita a sua aplicação em alguns pequenos projetos com rigoroso controle de custos. Altos requisitos operacionais: Durante o uso de brocas de dente esférico, é necessário ajustar razoavelmente os parâmetros de perfuração de acordo com as diferentes propriedades da rocha e requisitos de perfuração. Se os parâmetros não forem ajustados corretamente, poderão causar problemas como desgaste excessivo dos dentes esféricos, danos à broca ou baixa eficiência de perfuração.