Mengapa Sesetengah Bit Butang Bertahan Dua Kali Lebih Lama: Ia Bukan Karbida — Ia Badannya

Apabila bit butang rosak sebelum waktunya, perkara pertama yang semua orang perhatikan ialah sisipan karbida. Butang sumbing, butang leper, butang hilang — kerosakannya jelas kelihatan dan kesalahannya jelas. Tetapi banyak bit yang dihapuskan kerana kegagalan karbida sebenarnya telah dimusnahkan oleh badannya sendiri. Badan keluli yang memegang sisipan retak, cacat atau lesu, dan sisipan — masih dalam keadaan boleh digunakan dengan sempurna — turut digunakan.

Perbezaan antara mata gerudi yang tahan beribu-ribu meter perkusi batu keras dan mata gerudi yang gagal dalam anjakan pertamanya selalunya bergantung kepada keputusan pembuatan yang dibuat jauh sebelum mata gerudi itu menyentuh pelantar gerudi: bagaimana badannya dibuat.

Empat Cara untuk Membuat Badan Bit — Dan Mengapa Tiga Daripadanya Tidak Berjaya

Terdapat empat proses komersial untuk menghasilkan badan mata kail butang, dan ia menghasilkan hasil yang sangat berbeza walaupun bermula dengan keluli aloi yang sama.

Dimesin daripada stok bar.Pendekatan paling mudah: ambil sebatang bar keluli bulat, potong mengikut panjang, dan mesinkan semua yang bukan bentuk akhir. Ia murah untuk dipasang — tiada acuan, tiada peralatan tempaan, hanya mesin pelarik CNC. Masalahnya ialah pemesinan tidak memperbaiki keluli. Ia memotong struktur ira yang terbentuk apabila bar digulung, memecahkan garisan aliran dalaman logam pada setiap permukaan yang dimesin. Garisan aliran yang patah itu menjadi tapak permulaan keletihan di bawah beban impak. Dan kerana anda memotong kira-kira separuh bahan permulaan untuk mencipta bentuk akhir, penggunaan bahan adalah teruk. Badan mata gerudi yang dimesin adalah baik untuk aplikasi tugas yang sangat ringan, tetapi dalam penggerudian batu perkusi — di mana badan mata gerudi menyerap impak omboh penuh dengan setiap hentaman — ia tidak tahan lama.

Penyemperitan sejuk.Lebih baik daripada pemesinan, tetapi terhad. Penyemperitan sejuk memaksa bilet keluli ke dalam acuan pada suhu bilik di bawah tekanan yang melampau. Ubah bentuk meningkatkan ketumpatan bahan dan menghaluskan struktur butiran sedikit, tetapi daya yang diperlukan adalah sangat besar — ​​yang bermaksud acuan dan mesin cetak perlu besar, dikisar dengan ketepatan dan mahal. Penyemperitan sejuk berfungsi untuk bit berdiameter kecil dengan geometri mudah, tetapi ia tidak dapat mengendalikan profil dalaman kompleks bagi bit butang yang lebih besar dan kos haus acuan menjadikannya tidak ekonomik untuk jumlah pengeluaran.

Penyemperitan panas.Satu kompromi. Bilet dipanaskan pada suhu pertengahan — di bawah titik penghabluran semula — untuk mengurangkan rintangan ubah bentuk. Daya tekan adalah lebih rendah daripada penyemperitan sejuk, yang bermaksud kurang haus acuan dan kos peralatan yang lebih rendah. Tetapi tetingkap suhu adalah sempit dan tidak berbelah bahagi. Terlalu panas, dan logam mula menghablur semula secara tidak sekata. Terlalu sejuk, dan anda kembali kepada daya penyemperitan sejuk. Penyemperitan panas berfungsi untuk badan mata gergaji tugas ringan dengan bentuk yang tidak rumit, tetapi ia tidak dapat menghasilkan rongga yang dalam dan kompleks yang diperlukan oleh mata gergaji butang moden untuk pembilasan yang betul dan pemindahan keratan.

Penempaan acuan panas.Inilah yang dipilih oleh industri ini atas sebab tertentu. Bilet keluli dipanaskan hingga 1100-1250°C — jauh melebihi suhu penghabluran semula — dan ditekan ke dalam acuan ketepatan di bawah tekanan terkawal. Logam mengalir seperti tanah liat suam ke dalam setiap perincian rongga acuan, dan apabila ia sejuk, ia mempunyai struktur butiran, ketumpatan dan integriti dalaman yang tidak dapat ditandingi oleh mana-mana proses pemesinan atau kerja sejuk. Penempaan acuan panas menyumbang lebih 80% daripada pengeluaran badan mata butang di seluruh dunia, dan untuk aplikasi penggerudian perkusif, dominasi itu diperolehi.

Apa yang Berlaku di Dalam Keluli pada Suhu 1200°C

Transformasi yang menjadikan badan mata gergaji tempa panas lebih baik daripada badan gergaji mesin atau terkeluar sejuk berlaku pada peringkat mikrostruktur, dan ia perlu difahami kerana ia secara langsung menentukan berapa lama mata gergaji itu bertahan di bawah tanah.

Apabila bilet memasuki mesin tempa pada suhu 1200°C, tiga perkara berlaku serentak yang tidak dapat direplikasi oleh pemesinan dan pembentukan sejuk.

Pertama,Kecacatan dalaman dikimpal rapat.Setiap bilet keluli mengandungi keliangan mikroskopik — lompang kecil yang tertinggal daripada proses tuangan — dan rangkuman bukan logam seperti zarah oksida atau sulfida. Di bawah daya mampatan mesin tempa pada suhu, lompang tersebut runtuh dan kimpalan tertutup. Rangkuman menjadi leper dan tersebar dan bukannya kekal sebagai zarah pemekat tegasan. Ketumpatan bahan yang terhasil adalah lebih tinggi secara terukur, dan yang lebih penting, terdapat lebih sedikit tapak permulaan retakan terbina dalam yang menunggu untuk tumbuh menjadi rekahan di bawah beban hentaman kitaran.

Kedua,struktur butiran dibina semula dari awal.Struktur butiran kasar dan tidak sekata yang diwarisi daripada bilet yang digulung atau dituang akan dipecahkan sepenuhnya oleh gabungan haba dan ubah bentuk. Apabila logam mengalir ke dalam rongga acuan, butiran lama dihancurkan dan dibentuk semula menjadi butiran halus, seragam dan setara — hampir sama dalam semua dimensi — yang memberikan keluli keseimbangan kekerasan dan ketahanan yang mustahil dicapai melalui rawatan haba sahaja. Badan mata butang tempa panas yang betul akan mendarat dalam julat HRC 35-45 dengan ketahanan hentaman yang cukup tinggi untuk menyerap beribu-ribu pukulan omboh tanpa retak.

Ini menyelesaikan masalah bahan asas yang mengganggu pembuatan bit terdahulu: pertukaran yang sukar tetapi rapuh, lasak tetapi lembut. Keluli mesin yang dirawat haba boleh dibuat keras, tetapi ia menjadi rapuh — mudah retak di bawah impak. Atau ia boleh dibuat lasak, tetapi kemudian ia terlalu lembut — haus dengan cepat dan berubah bentuk di bawah beban. Penempaan panas, dengan menghaluskan struktur ira pada masa yang sama membentuk bahagian, memutuskan pertukaran itu. Anda mendapat kekerasan dan ketahanan dalam badan yang sama.

Ketiga,aliran butiran logam mengikuti laluan beban.Dalam bahagian yang dimesin, garisan aliran butiran asal daripada stok bar gulung berjalan terus melalui bahagian tersebut dan kemudian berakhir di mana sahaja permukaan yang dimesin memotongnya. Penamatan tersebut adalah titik lemah. Dalam bahagian yang ditempa panas, butiran logam menyelaraskan diri mereka sepanjang arah aliran semasa ubah bentuk, dan acuan direka bentuk supaya arah aliran ini mengikuti laluan beban utama dalam perkhidmatan. Untuk bit butang, ini bermakna aliran butiran membalut rongga pembilasan dalaman, berjalan secara berterusan di sepanjang skirt bit, dan tertumpu pada bahu di mana beban impak beralih dari batang ke permukaan pemotongan. Seni bina dalaman logam diselaraskan dengan daya yang akan dihadapinya, dan penjajaran itu memanjangkan hayat lesu dengan ketara — sebanyak 30% atau lebih berbanding dengan badan bit yang dimesin daripada bahan yang sama dalam aplikasi yang sama.

Apa Maksud Penempaan Panas di Muka Gerudi

Bagi tukang gerudi, semua metalurgi ini diterjemahkan kepada hasil praktikal yang menunjukkan perubahan demi perubahan.

Badan mata gergaji tidak retak di bahu. Mod kegagalan bencana yang paling biasa untuk badan mata gergaji yang dimesin ialah retakan lilitan pada peralihan skirt-ke-muka, di mana beban impak daripada omboh tertumpu. Badan tempaan panas menahan ini kerana aliran butiran berterusan melalui bahagian tersebut.

Mata gergaji ini mengekalkan diameternya lebih lama. Badan yang ditempa mempunyai kekerasan dan rintangan haus yang seragam di seluruh bahagian, tanpa bintik-bintik lembut yang boleh terbentuk dalam badan yang dimesin atau dirawat haba secara tidak sekata. Baris tolok haus secara sekata, dan mata gergaji menghasilkan diameter lubang yang konsisten dari meter pertama hingga terakhir.

Sisipan kekal di tempatnya. Apabila badan berubah bentuk secara mikroskopik di bawah hentaman — dan setiap badan berubah bentuk sedikit — padanan gangguan yang memegang butang karbida di soketnya boleh longgar. Badan tempaan dengan ketahanan yang lebih tinggi dan rintangan lesu yang lebih baik mengekalkan dimensi soketnya selama lebih banyak kitaran, memastikan sisipan berada di tempatnya dan mencegah kehilangan sisipan yang mengubah bit haus menjadi logam buruk.

Apa yang Perlu Diperhatikan Apabila Anda Membeli

Tidak setiap butang dengan "forgedd" pada helaian spesifikasi dicipta sama. Ada dua perkara yang membezakan penempaan berkualiti daripada pengeluaran komoditi:

Kawalan suhu.Tetingkap suhu penempaan untuk kebanyakan keluli aloi yang digunakan dalam badan bit — biasanya gred nikel-kromium-molibdenum seperti 42CrMo atau yang serupa — adalah sempit. Terlalu tinggi dan pertumbuhan butiran akan mempercepatkan, menghasilkan butiran kasar yang mengurangkan keliatan. Terlalu rendah dan logam tidak akan mengalir dengan betul ke dalam acuan, meninggalkan bahagian yang tidak diisi atau kepekatan tegasan dalaman pada sudut tajam. Operasi penempaan yang berkualiti memantau suhu bilet secara berterusan dan menolak apa-apa di luar julat yang ditentukan.

Keadaan acuan dan penyejukan.Acuan tempaan beroperasi pada suhu 200-300°C semasa pengeluaran berterusan, dikekalkan oleh litar penyejukan air aktif dalam pemegang acuan. Jika suhu acuan meningkat melebihi julat tersebut, keluli acuan akan melembut dan ketepatan dimensi akan merosot. Jika ia jatuh di bawah paras tersebut, kejutan haba daripada bilet panas yang masuk boleh meretakkan permukaan acuan. Suhu acuan yang konsisten bermaksud dimensi bit yang konsisten, dan dimensi yang konsisten bermaksud setiap bit berfungsi sama seperti yang sebelumnya.