使用潜孔锤加工活塞的新工艺

使用潜孔锤加工活塞的新工艺

一、射孔器活塞的现状

从活塞所承受的载荷来看，活塞需要具有较高的尺寸精度和表面光洁度，

使其具有良好的密封效果并适应高频往复运动的特点；同时，

需要有合理的结构设计和良好的热处理，才能有效地传递冲击能量，

具有较高的抗机械磨损和抗冲击能力。

1 活塞受力理论分析

通孔锤活塞冲击钻头，在很短的时间内，其运动的速度（大小和方向）有剧烈变化，在尺寸和方向时刻急剧变化的周期性变化的动载荷作用下，

活塞的应变不是整体均匀应变，质量的运动不是整体均匀速度，应变和速度是传播的

以应力波的形式。冲击旋转钻进过程中，潜孔锤利用活塞的冲击力传递应力

通过钻头向孔底岩石波动，实现破岩钻进。潜孔锤的活塞具有可变的

截面结构，应力波在其中传播并且必然在截面变化处发生透反射，而不仅仅是在锤头的端部。

等截面锤承受压应力，而变截面锤不仅承受压应力，还承受拉应力。

2冲击活塞制造及热处理工艺

冲击活塞的性能与其制造工艺密切相关。不同的材料，其制造工艺也不同。

(1)高碳钒钢(如T10V)制造活塞工艺路线的原材料检验

（化学成分、显微、非金属夹杂物及淬透性）→材料→锻造→热处理→检验→磨削。

(2)20CrMo钢制造活塞工艺路线为锻造→正火→检验→机械加工→热处理→喷砂→检验→磨削。

（3）35C Mr oV钢制造活塞工艺路线为锻造→热处理→检验（硬度）→机械加工→渗碳→检验（渗碳层）

→高温回火→淬火→清洗→低温回火→喷砂→检验→打磨。

3 活塞故障现象

活塞是潜液锤内受力复杂、易损坏的零件。活塞在高压气体的驱动下，借助高速冲击钻头，然后通过

钻头向孔底岩石冲击能量的传递。冲击过程中，活塞受力的大小和方向均作周期性变化，约100桶

s内的力量突然增加到几十吨，甚至更大，然后几百微秒后，又回到零。长期接触

反复的瞬时冲击力，会在活塞的某些截面产生应力集中，导致活塞损坏，这种损坏在建筑中常见

冲击机械的作业，使活塞发生故障，如：活塞断裂、活塞头凹陷、活塞头金属剥落等。

在刚开始的试验过程中，通孔锤活塞的工作寿命很低，断裂多处，几乎每处断裂都在小直径处。

活塞的零件，有些有纵向裂纹直达小直径末端，图2为断裂活塞的实物图片。的工作寿命

活塞的好坏将直接影响潜孔锤本身的性能以及侵彻潜孔锤钻井技术的推广应用。

其断裂原因应从活塞的特殊受力状态来分析。

二、潜艇活塞加工新工艺

产品

HFD矿用工具是一家立足于自主创新的企业，致力于提高潜孔钻头、冲击器的耐磨性和使用寿命。

HFD矿山工具成功开发了潜孔冲击器的核心部件。

一、产品原理

金属表面结晶重塑TM技术从镜面加工、结晶角度来看，是金属表面加工技术的革命性创新。

重塑，研究过程，消除金属表面的晶体缺陷。 SPIRIT 的 Crystal ResurfaceTM 技术可大幅减少表面

粗糙度并提高金属表面的疲劳强度、显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。大大提高了服务水平

潜孔锤的使用寿命。

2、潜孔锤对活塞金属表面产生六种作用：

1）金属表面可轻松实现镜面效果，Ra≤0.2μm。

2）金属表面晶体重塑、晶粒细化。

3）表面显微硬度提高10%-30%。

4）消除金属表面的晶体缺陷和压应力的形成。

5）大大提高金属表面的耐磨性和耐腐蚀性。

6）显着提高零件寿命，减轻劳动强度。