स्लीव कपलिंग की क्रैकिंग विफलता का विश्लेषण और सुधार के उपाय
मेरी राय:
हाइड्रोलिक रॉक ड्रिल के लिए 4Cr5Mo2V ड्रिल बिट स्लीव (स्लीव कपलिंग) 10 दिनों के उपयोग के बाद क्रैक हो गई। 4Cr5Mo2V ड्रिल बिट स्लीव के क्रैक होने के कारणों का विश्लेषण फ्रैक्चर मॉर्फोलॉजी अवलोकन, रासायनिक संरचना विश्लेषण, यांत्रिक गुणों और मेटलोग्राफिक संरचना परीक्षण द्वारा किया गया था। परिणाम बताते हैं कि स्लीव कपलिंग की सामग्री और प्रदर्शन मानक आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और ड्रिल बिट स्लीव के क्रैक होने का कारण सतह लेजर उत्कीर्णन पर तनाव एकाग्रता के कारण थकान फ्रैक्चर है। प्रभाव बल के तहत ड्रिल बिट स्लीव के अंत में एक विरूपण परत दिखाई देती है, और काम सख्त होने के कारण कठोरता बढ़ जाती है, जिससे क्रैकिंग विफलता का खतरा होता है। लेजर उत्कीर्णन द्वारा गठित दोषों से बचने, ड्रिल बिट स्लीव की सतह पर तनाव एकाग्रता को कम करने और ड्रिल बिट स्लीव के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए मुद्रित अंकन का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
परिचय
हाइड्रोलिक रॉक ड्रिलिंग रिग एक उन्नत रॉक ड्रिलिंग उपकरण है जिसका उपयोग खदानों, सुरंगों और भूमिगत परियोजनाओं में ड्रिलिंग और ब्लास्टिंग विधि का उपयोग करके किया जाता है। यह ड्रिलिंग तकनीक के मशीनीकरण और स्वचालन को साकार करता है, निर्माण श्रमिकों को कठोर परिस्थितियों और भारी श्रम के तहत रॉक ड्रिलिंग कार्य से मुक्त करता है, कार्य कुशलता में सुधार करता है और प्रदूषण को कम करता है। शैंक एडाप्टर स्लीव हाइड्रोलिक रॉक ड्रिल बफर तंत्र के महत्वपूर्ण भागों में से एक है। शैंक एडाप्टर स्लीव का मुख्य कार्य शैंक एडाप्टर और बफर पिस्टन के बीच एक सीमित भूमिका निभाना है। साथ ही, यह उच्च आवृत्ति प्रभाव के तहत बफर पिस्टन के जीवन को लम्बा खींचता है। शैंक एडाप्टर स्लीव रिबाउंड ऊर्जा को बफर पिस्टन में स्थानांतरित करता है, और बफर पिस्टन के वापस आने पर शैंक एडाप्टर को रीसेट करने के लिए धक्का देता है। चक्रीय प्रभाव बल के प्रभाव के कारण, शैंक एडाप्टर स्लीव का सामान्य विफलता रूप पतन है।
रॉक ड्रिल के एक निश्चित ब्रांड के 4Cr5Mo2V शैंक एडाप्टर आस्तीन को प्रसंस्करण के दौरान भट्ठी-नियंत्रित वातावरण में 1010 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, और तेल शमन के बाद 550 डिग्री सेल्सियस पर दो बार टेम्पर्ड किया जाता है। तकनीकी आवश्यकता यह है कि कठोरता 52HRC से कम नहीं है। शैंक एडाप्टर आस्तीन 10 दिनों के उपयोग के बाद फट गया। पारंपरिक शैंक एडाप्टर आस्तीन के पतन विफलता मोड से अलग, शैंक एडाप्टर आस्तीन अंत में टूट गया और ढह गया। शैंक एडाप्टर आस्तीन फ्रैक्चर के मैक्रोस्कोपिक और माइक्रोस्कोपिक आकारिकी का निरीक्षण करके, शैंक एडाप्टर आस्तीन की रासायनिक संरचना, कठोरता, प्रभाव प्रदर्शन, समावेशन और मेटलोग्राफिक संरचना, शैंक एडाप्टर आस्तीन के टूटने के कारण का विश्लेषण किया जाता है, जो शैंक एडाप्टर आस्तीन की गर्मी उपचार प्रक्रिया को और बेहतर बनाने और हाइड्रोलिक रॉक ड्रिल के जीवन में सुधार करने के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करता है।
1 प्रायोगिक प्रक्रिया और परिणाम
1.1 ड्रिल बिट स्लीव की मैक्रोस्कोपिक आकृति विज्ञान का विश्लेषण
चित्र 1 रॉक ड्रिल के लिए विफल ड्रिल बिट स्लीव के साइड और एंड मॉर्फोलॉजी को दर्शाता है। चित्र से यह देखा जा सकता है कि ड्रिल बिट स्लीव में एक अक्षीय रूप से मर्मज्ञ दरार है, जो मध्य उत्कीर्ण रेखा से होकर गुजरती है और तीर की दिशा में ड्रिल बिट स्लीव के अंत तक फैली हुई है; दरार का दूसरा छोर ड्रिल बिट स्लीव के अंत में खांचे की जड़ है। ड्रिल बिट स्लीव दरार की फ्रैक्चर मॉर्फोलॉजी का निरीक्षण करने के लिए ड्रिल बिट स्लीव की धुरी के साथ नमूना काटा गया था। उसी समय, ड्रिल बिट स्लीव की सामग्री संरचना, कठोरता, प्रभाव अवशोषण ऊर्जा, समावेशन और माइक्रोस्ट्रक्चर का परीक्षण और विश्लेषण किया गया।
चित्रा 2 ड्रिल बिट स्लीव फ्रैक्चर की मैक्रोस्कोपिक आकृति विज्ञान को दर्शाता है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि फ्रैक्चर मुख्य रूप से चार क्षेत्रों में विभाजित है: ए, बी, सी और डी। क्षेत्र ए अपेक्षाकृत सपाट और चिकना है, जिसके अंदर चाप और रेडियल रेखाएं हैं। चाप और रेडियल रेखाओं की दिशा के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि चित्रा 2 में 1 पर चिह्नित अण्डाकार क्षेत्र दरार का स्रोत है। क्षेत्र बी में बड़े उतार-चढ़ाव, अपेक्षाकृत चिकनी सतह और अंदर चाप और रेडियल रेखाएं हैं। चाप और रेडियल रेखाओं की दिशा के अनुसार, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि क्षेत्र बी चित्रा 2 में 2 पर चिह्नित अण्डाकार क्षेत्र से उत्पन्न होता है। क्षेत्र सी अपेक्षाकृत सपाट और चिकना है क्षेत्र डी की रूपात्मक विशेषताओं के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि क्षेत्र डी का बायाँ भाग इस क्षेत्र के बाईं ओर के क्षेत्र सी से उत्पन्न होता है, और दायाँ भाग शैंक एडाप्टर आस्तीन की सतह से उत्पन्न होता है। पिछले विश्लेषण के अनुसार, शैंक एडाप्टर आस्तीन की दरार चित्र 2 में अण्डाकार क्षेत्र 1 से उत्पन्न होती है। चित्र 1 में विफल शैंक एडाप्टर आस्तीन की साइड आकृति विज्ञान की तुलना में, यह देखा जा सकता है कि यह स्थान शैंक एडाप्टर आस्तीन की बाहरी सतह पर बाईं तीर रेखा का प्रतिच्छेदन है।
1.2 फ्रैक्चर का सूक्ष्म अवलोकन
चित्र 2 में फ्रैक्चर के विभिन्न क्षेत्रों को स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) द्वारा देखा गया था। चित्र 3 दरार स्रोत क्षेत्र की कम-शक्ति और उच्च-शक्ति एसईएम छवियां हैं। यह चित्र से देखा जा सकता है कि क्षेत्र सूक्ष्म दृष्टि से अपेक्षाकृत सपाट है, और सतह में स्पष्ट प्लास्टिक विरूपण है, जो दर्शाता है कि फ्रैक्चर बनने के बाद, यह एक दूसरे के खिलाफ निचोड़ा हुआ है। चित्र 4 दरार विस्तार क्षेत्र की कम-शक्ति और उच्च-शक्ति एसईएम छवियों को दर्शाता है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि इसकी विशेषताएं दरार स्रोत क्षेत्र के समान हैं। फ्रैक्चर बनने के बाद, आपसी एक्सट्रूज़न के कारण प्लास्टिक विरूपण होता है। दो क्षेत्रों की तुलना में, दरार स्रोत क्षेत्र के पहले के गठन, अधिक फ्रैक्चर एक्सट्रूज़न और घर्षण समय के कारण फ्रैक्चर प्लास्टिक विरूपण अधिक गंभीर है।
1.3 शैंक एडाप्टर स्लीव का रासायनिक संरचना विश्लेषण
शैंक एडाप्टर स्लीव की रासायनिक संरचना का परीक्षण स्पेक्ट्रम का उपयोग करके किया गया था। यह देखा जा सकता है कि शैंक एडाप्टर स्लीव सामग्री जीबी/T1299-2014 "टूल स्टील" मानक में 4Cr5Mo2V स्टील संरचना आवश्यकताओं को पूरा करती है।
1.4 शैंक एडाप्टर स्लीव का यांत्रिक गुण परीक्षण
नमूने शैंक एडाप्टर स्लीव की धुरी के साथ लिए गए थे, और प्रभाव यांत्रिक गुणों का परीक्षण मानक जीबी/T229-2020 के अनुसार किया गया था। शैंक एडाप्टर स्लीव सामग्री का केयू2 मान 28.7J है।
1.5 समावेशन और मेटलोग्राफिक संरचना विश्लेषण
ड्रिल बिट स्लीव सामग्री के समावेशन को ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप द्वारा देखा गया। मानक जीबी/T10561-2005 ध्द्धह्ह मानक रेटिंग चार्ट स्टील में गैर-धात्विक समावेशन के निर्धारण के लिए सूक्ष्म निरीक्षण विधि ध्द्धह्ह के अनुसार, ड्रिल बिट स्लीव के गैर-धात्विक समावेशन को A0, B0, C0, D0.5 और डीएस०.5 के रूप में रेट किया जा सकता है।
चित्र 7 से 9 ड्रिल बिट स्लीव के अंतिम चेहरे, बाहरी सतह और कोर के माइक्रोस्ट्रक्चर आरेख हैं। चित्र से यह देखा जा सकता है कि ड्रिल बिट स्लीव के प्रत्येक क्षेत्र की माइक्रोस्ट्रक्चर टेम्पर्ड ट्रॉस्टाइट + कार्बाइड है। ड्रिल बिट स्लीव के अंतिम चेहरे पर ड्रिल बिट के साथ संपर्क द्वारा बनाई गई एक विरूपण परत है (चित्र 7 में सफेद उज्ज्वल क्षेत्र)। कार्य सख्त प्रभाव के कारण, ड्रिल बिट स्लीव के अंतिम चेहरे की कठोरता थोड़ी अधिक है। ड्रिल बिट स्लीव के कोर की माइक्रोस्ट्रक्चर के नीचे सफेद चमकदार परत वायर कटिंग प्रक्रिया के दौरान बनाई गई ऑक्साइड परत है।
2 परिणाम विश्लेषण
4Cr5Mo2V स्टील H13 स्टील की रासायनिक संरचना पर आधारित है। इसे सिलिकॉन सामग्री को कम करके और V सामग्री को बढ़ाकर गलाया जाता है। इसमें अच्छी कठोरता, गर्मी की ताकत और पहनने का प्रतिरोध है और इसका व्यापक रूप से डाई कास्टिंग मोल्ड्स, हॉट स्टैम्पिंग मोल्ड्स और हॉट फोर्जिंग मोल्ड्स में उपयोग किया जाता है। मिश्र धातु में एमओ तत्व सुपरकूल्ड ऑस्टेनाइट की स्थिरता में सुधार करके स्टील की कठोरता को बेहतर बनाता है। साथ ही, एमओ एक मजबूत कार्बाइड बनाने वाला तत्व है, जो स्टील की कठोरता, ताकत और पहनने के प्रतिरोध को बेहतर बना सकता है, स्टील की कठोरता और तड़के की स्थिरता को बढ़ा सकता है। तड़के की प्रक्रिया के दौरान, ठोस-घुलित वैनेडियम V (C, N) यौगिकों के रूप में अवक्षेपित होता है, जो एक अवक्षेपण सुदृढ़ीकरण और द्वितीयक सख्त करने की भूमिका निभाता है, और स्टील की उच्च तापमान कठोरता और तड़के की स्थिरता को बढ़ाता है। एनीलिंग और शमन और तड़के गर्मी उपचार के बाद, स्टील की कठोरता 52HRC से कम नहीं है, और प्रभाव अवशोषण ऊर्जा 28.7J तक पहुँचती है। इसमें अच्छी सतह पहनने का प्रतिरोध और कोर क्रूरता है। उपयोग के दौरान, शैंक एडाप्टर आस्तीन चक्रीय प्रभाव का सामना कर सकता है और इसमें एक अच्छा थकान जीवन है। स्थापना और मिलान की आवश्यकता के कारण, शैंक एडाप्टर आस्तीन की बाहरी सतह को लेजर लाइनों के साथ चिह्नित किया गया है। तीर लाइनों के चौराहे पर, तनाव एकाग्रता होती है, जिससे थकान का स्रोत बनता है, और शैंक एडाप्टर आस्तीन थकान फ्रैक्चर पैदा करता है। दरार प्रभाव बल के तहत विस्तार करना जारी रखती है, जिससे शैंक एडाप्टर आस्तीन में एक दरार बन जाती है। प्रभाव के तहत, गठित दरार के दो छोर एक दूसरे को रगड़ते और निचोड़ते हैं, और फ्रैक्चर सतह की सूक्ष्म आकृति विज्ञान प्लास्टिक विरूपण दिखाती है। शैंक एडाप्टर और बफर पिस्टन के प्रभाव बल के कारण, शैंक एडाप्टर आस्तीन के अंत में एक विरूपण परत दिखाई देती है। कार्य सख्त प्रभाव के कारण, शैंक एडाप्टर आस्तीन के अंत की कठोरता बढ़ जाती है, और दीर्घकालिक उपयोग के दौरान दरार करना आसान होता है।
शैंक एडाप्टर आस्तीन के कार्य वातावरण और विफलता के रूप के अनुसार, यह अनुशंसा की जाती है कि शैंक एडाप्टर आस्तीन अंकन लाइन अंकन के कारण शैंक एडाप्टर आस्तीन की सतह को होने वाले नुकसान से बचने के लिए मुद्रण मोड को अपनाए, जिसके परिणामस्वरूप शैंक एडाप्टर आस्तीन में तनाव एकाग्रता और थकान दरारें होती हैं।
3 निष्कर्ष
शैंक एडाप्टर स्लीव फ्रैक्चर के मैक्रोस्कोपिक और माइक्रोस्कोपिक आकारिकी, सामग्री की रासायनिक संरचना, कठोरता, प्रभाव प्रदर्शन, समावेशन और धातु विज्ञान संरचना के निरीक्षण और विश्लेषण के माध्यम से, यह पाया गया है कि शैंक एडाप्टर स्लीव के टूटने का मुख्य कारण सतह लेजर लाइन पर तनाव एकाग्रता के कारण थकान फ्रैक्चर है। शैंक एडाप्टर स्लीव के अंत में प्रभाव बल के तहत एक विरूपण परत होगी, और काम सख्त होने के कारण अंत की कठोरता बढ़ जाएगी, जो उपयोग के दौरान आसानी से दरार और विफलता का कारण बनेगी। शैंक एडाप्टर स्लीव की सतह पर तनाव एकाग्रता को कम करने और शैंक एडाप्टर स्लीव के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए लेजर अंकन द्वारा गठित मुद्रित चिह्नों और दोषों का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
