Comprensión profunda de las brocas para roca con dientes de bola
Las brocas con dientes de bola son herramientas ampliamente utilizadas en perforación, minería y otras operaciones de ingeniería.
1. Características estructurales
Diseño de dientes de bola La característica principal de una broca de dientes de bola es que su cabeza tiene incrustaciones de bolas. Estas bolas generalmente están hechas de carburo cementado, como el carburo de tungsteno. La forma del diente de bola es similar a la parte de una esfera, lo que permite que el diente de bola ejerza una mayor presión con un área de contacto más pequeña cuando entra en contacto con materiales duros como rocas. Por ejemplo, en la minería a cielo abierto, cuando la broca con dientes de bola impacta la roca, los dientes de bola son como pequeños "breakers", que concentran la tensión local de la roca, haciendo que sea más fácil agrietarla y romperla. Cuerpo de la broca El cuerpo de la broca suele estar fabricado de acero de alta calidad, que desempeña la función de soportar los dientes de las bolas. El diseño del cuerpo de la broca debe garantizar suficiente resistencia y tenacidad para soportar el impacto y el torque durante la perforación. Sus formas estructurales son diversas, incluyendo tipos integrales y combinados. El cuerpo integral de la broca es un diente de bola incrustado directamente en una broca completa; el tipo combinado es una estructura de corte con dientes de bola y la base de la broca combinada mediante un método de conexión especial, que es conveniente para reemplazar los dientes de bola dañados. Ranuras para virutas Las brocas con dientes de bola también están diseñadas con ranuras para virutas. Durante el proceso de perforación, los escombros de roca rota deben descargarse a tiempo; de lo contrario, afectará la eficiencia de perforación de la broca. La forma, el tamaño y el número de ranuras para virutas varían según el tamaño y el propósito de la broca. Por ejemplo, en una broca de dientes de bola para perforación petrolera, el diseño de la ranura de viruta debe tener en cuenta que los recortes regresan suavemente al suelo desde el fondo del pozo bajo el transporte del fluido de perforación y su espiral. La ranura de viruta puede guiar los recortes para que se eleven con la dirección del flujo del fluido de perforación.
2. Principio de funcionamiento
La broca trituradora de impacto con dientes de bola tritura principalmente rocas por impacto. En algunos equipos de minería, como los perforadores de roca, la fuerza de impacto se genera mediante el movimiento alternativo del pistón y se transmite a la broca de dientes de bola. Cuando el diente de bola entra en contacto con la roca, debido a la alta dureza del material de carburo cementado del diente de bola, la fuerza del impacto se puede transmitir eficazmente al interior de la roca, provocando que la roca se rompa. Por ejemplo, en proyectos de excavación de túneles, la frecuencia de impacto y la fuerza de impacto del carro de perforación de roca que utiliza la broca de dientes de bola se pueden ajustar de acuerdo con la dureza de la roca. Para granito con mayor dureza, se requiere una mayor frecuencia de impacto y una mayor fuerza de impacto para permitir que los dientes de bola rompan la roca de manera efectiva. Aplastamiento por cizallamiento Además del aplastamiento por impacto, la broca con dientes de bola también genera fuerza de corte durante el proceso de rotación. Cuando la broca gira, el movimiento relativo entre los dientes de bola y la roca permite que los dientes de bola corten y aplasten la roca. Esta acción de corte es más efectiva para triturar algunas rocas con estructuras estratificadas o de baja fragilidad. Por ejemplo, cuando se extrae esquisto, la acción de corte giratorio de la broca con dientes de bola puede aplastar el esquisto a lo largo del plano del lecho, mejorando la eficiencia de la minería.
3. Campo de aplicación
Minería En la minería metálica y no metálica, las brocas con dientes de bola se utilizan ampliamente para perforar barrenos. Por ejemplo, en las minas de mineral de hierro, es necesario utilizar una broca de dientes de bola para perforar un pozo de voladura de cierta profundidad y diámetro en el yacimiento, y luego cargar explosivos para la voladura, a fin de extraer el mineral del yacimiento. . Para minerales de diferente dureza, se seleccionarán brocas con dientes de bola de diferentes especificaciones y materiales. Para minerales con mayor dureza, se utilizarán brocas con dientes de bola con mayor dureza de dientes de bola y mayor resistencia del cuerpo de perforación. En la construcción de cimientos de edificios, como en la perforación de cimientos de pilotes, se pueden utilizar brocas de dientes esféricos para perforar diversos estratos, incluidas capas de tierra, arena y roca. Al encontrar estratos de roca, las brocas con dientes de bola pueden romper las rocas de manera efectiva para garantizar una perforación suave de los agujeros de los pilotes. Por ejemplo, en la construcción de cimientos de pilotes de edificios de gran altura, las brocas con dientes de bola pueden perforar orificios para pilotes que cumplan con los requisitos de diseño en un lecho de roca dura, proporcionando un soporte sólido para los cimientos del edificio. Perforación de petróleo y gas En la exploración y explotación de petróleo y gas, las brocas de dientes esféricos son una importante herramienta de perforación. Al perforar capas de roca subterráneas, las brocas de dientes esféricos pueden adaptarse a estratos de diferente dureza y estructuras complejas. Puede romper rocas de yacimientos comunes, como arenisca y caliza, ayudando a los trabajadores petroleros a obtener muestras de petróleo y gas, así como en operaciones mineras posteriores.
4. Ventajas y limitaciones
Ventajas Buena resistencia al desgaste: dado que los dientes de bola están hechos de material de carburo, su resistencia al desgaste es mucho mejor que la de las brocas con dientes de acero comunes. Durante operaciones de perforación a largo plazo, los dientes de bola pueden mantener una buena forma y rendimiento de corte, lo que reduce la cantidad de reemplazos frecuentes de brocas y reduce los costos operativos. Gran adaptabilidad: las brocas con dientes de bola pueden adaptarse a una variedad de diferentes durezas y tipos de rocas. Ya sea granito duro o arenisca relativamente blanda, las brocas con dientes de bola pueden realizar operaciones de perforación de manera efectiva ajustando los parámetros de perforación (como la energía de impacto, la velocidad de rotación, etc.). Limitaciones Alto costo: debido a que los dientes de bola están hechos de carburo cementado y el proceso de fabricación de la broca es relativamente complejo, el costo de las brocas de dientes de bola es mayor que el de las brocas comunes. Esto limita en cierta medida su aplicación en algunos proyectos pequeños con un estricto control de costes. Altos requisitos operativos: durante el uso de brocas con dientes de bola, es necesario ajustar razonablemente los parámetros de perforación de acuerdo con las diferentes propiedades de la roca y los requisitos de perforación. Si los parámetros no se ajustan correctamente, puede causar problemas como desgaste excesivo de los dientes de bola, daños a la broca o baja eficiencia de perforación.
