湖南新金刚冲击器故障分析

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由于潜孔冲击器的工作条件恶劣，既有较大的含尘量，又有很高的湿度，且活塞往复运动又有较高的频率和较大的冲击速度，所以冲击器的润滑是十分重要的。
气动冲击器的润滑的目的。冲击器润滑的目的大致如下：
1.减少运动件的摩擦损失。由于润滑不足导致的过度摩擦，会使接触表面产生细小的裂纹，如裂纹扩展会造成零件的损坏。另外，过度摩擦所产生的表面过热，会引起金属的局部软化或区域性塑性变形，最终导致气缸与活塞的破坏。
2.防腐蚀作用。冲击器零件在钻孔过程中易受压气及水中的化学物质腐蚀，而腐蚀作用与零件中的应力的同时存在，将使零件强度严重下降；腐蚀还会使裂纹进一步扩大或者由腐蚀坑和生锈区直接造成零件的损坏。所以，防腐蚀是润滑的重要作用之一。
3.密封作用。适宜的润滑可保证冲击器运动件之间的密封，防止由于密封不好而降低冲击器的频率。
对润滑油质量的要求。美国加德纳-丹佛压缩空气研究所曾对风动机的润滑提出了如下要求：
1.必须具有高的液膜强度；
2.不能轻易发生喷发或干扰阀片运动；
3.不能有烟雾或毒气排出；
4.在任何条件下无腐蚀现象；
5.能很快润滑所有需润滑的部件；
6.在高转速、高温和低温的情况下能充分润滑；
7.无论在冷气体或热气体中都不形成胶黏的残余物；
8.有较高的油质性。

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冲击器扭力冲击发生器配合PDC钻头一起使用，其破岩机理是以冲击破碎为主，并加以旋转剪切岩层，主要作用是在保证井身质量的同时提高机械钻速。扭力冲击器消除了井下钻头运动时可能出现的一种或多种振动（横向、纵向和扭向）的现象，使整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，巧妙地将泥浆的流体能量转换成扭向的、高频的、均匀稳定的机械冲击能量并直接传递给PDC钻头，使钻头和井底始终保持连续性。　　冲击器产品特点：
1)该类冲击器设计有强吹风系统，可以将所有的体都用于排渣；
2)设计有调气塞，可以根据岩石硬度、耐磨性，可钻性不同调整排渣用气量，以实现的排渣效果，从而达到钻进效率；
3)结构简单，部件少，加上使用耐磨损的部件，冲击器的工作时间更长；
4)前接头采用了多头螺纹与外缸联接，冲击器拆卸钻头更容易。
冲击器适用范围：
矿山、采石场、高速公路等工程钻凿爆破孔、护拦孔、山体加固，锚固等工程孔，地热空调孔、水井孔等。
冲击器正常工作时，钻头抵在孔底上，来自活塞的冲击能量，通过钻头直接传给孔底。其中缸体不承受冲击负荷。冲击器在提起钻具时，亦不允许缸体承受冲击负荷，再者结构上实用防空打孔来实现的。这是，钻头及活塞君借自重向下滑行一段距离，防空打孔露出，于是来自配齐机构的压气被引入缸体，并经钻头和活塞的中心孔道逸致大气，使冲击器自行停止工作。

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在我国，各种高分压潜孔冲击器已广泛用于冶金矿山、采石场、水电和建筑工地的穿孔作业。新金刚近年来在研究国外先进的高风压潜孔冲击器的基础上，又研制了好几种新型高风压潜孔冲击器。通过研究和实践发现，高风压潜孔冲击器的活塞经常出现早起断裂。活塞是冲击器的心脏，如何提高使用寿命一直是新金刚企业生产产品的重点之一。

1、产品活塞结构优化
采用细长而重的活塞。活塞的动能以应力波形式经钻头传递给岩石。细长而重的活塞产生的应力波波峰低，作用于岩石上的邮效应力时间长，这不仅能提高活塞能量的传递效率，而且可以提高活塞寿命。新金刚生产的冲击器活塞结构简单。所以在同样的加工条件下，产品进尺寿命可达到6000-8000m。
新金刚生产的活塞几何形状的过渡平稳。应力集中。在不影响活工作的前提下，过渡处应力采用大圆弧或斜面设计。

2、合理选择材质
国内外做活塞的材料一种是渗碳钢，另一种是高级工具钢。高级工具钢主要有T8A、T8V、T10V等。T8V、T10V冶炼质量不稳定，往往使用钒在钢中的碳化物V3C4分布不均匀，大大降低了钢的强度和韧性，同时，高碳工具钢的热处理控制困难，内孔不易淬硬。因此，往往会出现早起折断的现象。
新金刚广泛采用渗碳钢作为高风压潜孔器活塞。钢渗碳淬火后表面硬度可达HRC58-62，内部硬度可达HRC38-45，表面具有很高的强度和耐磨性，内部具有足够的韧性。

3、严格加工要求
由于高风压潜孔冲击器，冲击能大，频率高，因此，活塞所受的应力也大，机加工所形成的缺陷也具有更高的断裂敏感性。新金刚从大量测试产品的断后分析看，活塞断裂往往是在外加应力作用下微裂纹的扩展结果。刀痕、尖角及过度处极易导致应力集中，所以，新金刚的活塞在机加工过程中，严格控制其表面粗糙度和圆弧过渡。热处理前，预磨内孔，彻底消除刀痕。因为活塞铣削常形成毛刺和锐棱，毛刺和锐棱在渗碳时易形成碳堆积，因此，应予清除。磨削是新金刚生产活塞的一道工序，操作保证模型后的渗碳层厚度均匀一致，同时选好颗粒合适的砂轮和磨削；量，严表面烧伤，活塞内孔的非配合面也磨削，以便磨掉氧化脱碳层和盐迹。

4、正确制定热处理工艺
新金刚多年来对冲击器的研制和产品生产实践表明，在导致活塞早起失效的诸多因素中，热处理占60%以上。因此新金刚的热处理工艺在处理时考虑一下几点：
（1）、采用高碳工具钢制作活塞时，不仅度按照后进行退火处理，降低硬度、均匀组织，消除应力，并在粗车后进行球化退火处理。球化退火后碳化物圆整度好，分布均匀，球化级别可达2-3级，球化率达100%。
（2）、保证渗碳质量。活塞表面渗碳在保证其内部有足够的强度和韧性的前提下，提高其表面强度和耐磨性，并使其表面处于残余压应力状态，进行提高其疲劳强度。提高渗碳质量严格把控渗碳时间、温度、渗碳层深度、表面碳浓度等。渗碳控制扩散时间，增加渗碳层的深度并降低其表面碳浓度，减少碳的浓度梯度，降低表面脆性。表面碳浓度能控制在0.8%左右。在严格控制表面碳浓度的前提下，渗碳层以厚为好。但渗碳深度要与设计活塞的机构相匹配。活塞渗碳冷却后再进行高温回火。
（3）、客服淬火缺陷。通过对活塞的分析，发现活塞内孔脱碳，淬火不足和淬火严重变形是影响活塞寿命的重要原因。因此，新金刚在处理淬火在炉内脱碳时，严格控制加热温度和保温时间，加快冷却速度，内孔采取喷水装置，以克服淬火不足的问题。为了防止淬火并行过大，在活塞放置炉内的位置摆放也有严格要求采用垂直悬挂或夹具进行支撑。使其产品都处于均热区。