Der Körper, die Schaftschulter und die Schulter der konischen Bohrstange werden während des Bohrens alle beschädigt oder brechen. Es ist üblich, den Ermüdungsbruch der konischen Bohrstange 200–400 mm vor der Schaftschulter als "normales Versagen" und den Bruch oder Sprödbruch in anderen Bereichen als "anormales Versagen" zu bezeichnen. Wenn die Kraft unter dem Einfluss einer äußeren Kraft einen bestimmten Wert erreicht, tritt ein natürliches Ereignis auf, das als Bruch bezeichnet wird und dazu führt, dass sich zwei benachbarte Metallteile lokal oder über den gesamten Abschnitt trennen. In der Technik wird der lokalisierte Bruch von Metallmaterial als Riss bezeichnet, und der vollständige Bruch von Metallmaterial wird typischerweise als Bruch bezeichnet.
Die Herstellung von konischen Bohrstangen und Gesteinsbohrungen werden von verschiedenen komplizierten Elementen beeinflusst, und das Brechen hat viele verschiedene Ursachen. Die chemische Zusammensetzung der Rohstoffe, der Walzzustand, das Herstellungsverfahren, die geometrische Struktur, die Oberflächenqualität, die mechanischen Eigenschaften, die Mikrostruktur und die anwendbaren Gesteinsbohrbedingungen sowie das makroskopische und mikroskopische Bruchverhalten erfordern häufig eine gründliche wissenschaftliche Analyse. Was sind die Merkmale des Konischen Bohrstangen-Ermüdungsbruchs?
Makroskopisch: 1. Schulterwurzelbruch im Schienbein
Merkmale der Fraktur
Zwei Merkmale stechen hervor: Das erste ist ein Ermüdungsbruch, der von zahlreichen Ermüdungsquellen umgeben ist. Der Quellpunkt des anderen Bruchs, der spröde ist, liegt hauptsächlich in einer Ecke.
Grund
1. Übergangsbogenradius der Schaftschulters
Aufgrund der abrupten Änderung der geometrischen Form des Schaftschulterabschnitts an der Wurzel tritt einfach eine Spannungskonzentration in der Nähe des Übergangsbogens auf.
2. Schmiedequalität
Die Standzeit von Schaftschulterfüßen wird maßgeblich von der Schmiedequalität beeinflusst. Die Form verliert an Härte und erfährt eine lokale Verformung, wenn sie bis zu einem gewissen Grad erhitzt wird.
3. Wärmebehandlungsprozess
Induktionserwärmung und Normalisierung sollten nach dem Schmieden erfolgen, um den „metallurgischen Spalt“ zu schließen, der durch das Schmieden der Schaftschulter hinterlassen wurde. An der Wurzel und vor der Schaftschulter entsteht während des Erhitzens ein Bereich mit niedriger Temperatur, um zu verhindern, dass der große Teil überhitzt wird. Während eines solchen Normalisierungsprozesses wird eine Umgebung mit hoher Temperatur erzeugt. Sowohl die Streckgrenze als auch die Normalbruchfestigkeit nehmen mit abnehmender Härte ab, wodurch die Umstände für ein sprödes Normalbruchversagen geschaffen werden.
4. Qualität der rotierenden Hülse des Gesteinsbohrers
Die Drehhülse eines Gesteinsbohrers ist eine Schwachstelle. Das innere sechseckige Loch der Hülse hat eine erhebliche Größe nach dem Tragen, insbesondere nach längerem Gebrauch. Die rotierende Hülse eines Gesteinsbohrers hat jedoch eine gerade, nicht runde innere Fase, und wenn sie wiederholt auf die Wurzel der Schaftschulter trifft, schneidet sie wiederholt die beiden Seiten des Übergangsbogens in scharfe Dellen. Die Spannungskonzentration wird durch diese Einkerbung verstärkt.
2. Mitte der Schaftschulter ist gebrochen
Brucheigenschaften
Üblicherweise ist der Bruch in der Mitte der Schaftschulter ein innerer Ermüdungsbruch. Der Bruch ist glatt.
Grund
1. Plötzliche Änderung des Innenlochdurchmessers
Beim Umformen der Schaftschulter tritt zunächst eine freie Stauchverformung auf, und der Kegelbohrstangendurchmesser der Innenbohrung nimmt mit der Zunahme des Außendurchmessers der Schaftschulter zu. Wenn dann das stauchende Metallteil die innere Hohlraumwand der Form berührt, wird der Metallfluss nach außen behindert und ändert sich mit weniger Widerstand in Richtung eines inneren Lochs, was zu einer Verdickung der Wandstärke und einer Verringerung der Wandstärke führt innerer Lochdurchmesser.
2. Die schwache Befestigung des Innenrohrs am Basisstahl bewirkt, dass das Innenloch die Form einer Trompete annimmt.
In der Mitte der Schaftschulter der konischen Bohrstange bildet sich während des Bohrens aufgrund einer örtlich begrenzten Stauchung des Futterrohrs ein "aufgeweitetes" Loch. Das "aufgeweitete" Wasserloch macht es einfach, starke Spannungen zu konzentrieren, und dies führt zusammen mit einer Entkohlungsschicht auf der Innenwand der Basis zu einer geringeren Ermüdungsfestigkeit. Eine Ermüdungsrissquelle wird durch die Wirkung von Zugspannung (Druckspannung) erzeugt und breitet sich radial nach außen in den Matrixstahl aus.
