技術洞察 | 為何低硬度巖層成為截齒的“隱形殺手”?
作者: 本站 來源: 本站 時間:2025年08月15日
一個常見的工程悖論
在隧道掘進、礦業開采及基礎工程領域,從業者常常會遇到一個令人困惑的現象:部分巖層的單軸抗壓強度(UCS)并不高,甚至手持即可捏碎,但施工過程中截齒等切削工具的磨損速度卻異常驚人,更換頻率遠超預期。
這種“軟巖費齒”的現象,不僅直接推高了項目成本,也對施工進度造成了不利影響。其背后的根本原因,并非巖石的“硬度”,而是一個更關鍵卻常被忽視的物理屬性——巖石的磨蝕性(Abrasiveness)。
地質元兇:無處不在的石英顆粒
ARCH-CRIMINAL
石英是地殼中含量第二豐富的礦物,其摩氏硬度高達7,遠超大多數常見金屬材料。當巖石中含有大量微小、棱角鋒利的石英顆粒時,整個巖體就變成了一個巨大的、天然的“研磨介質”。
當截齒在這樣的巖層中高速旋轉切削時,其工作狀態并非簡單的“沖擊破碎”,而是承受著一種持續的、高強度的“磨粒磨損”(Abrasive Wear)。堅硬的石英顆粒,如同無數個微型刀刃,持續不斷地刮削、切削截齒的合金刀頭和鋼制齒體表面,導致其材料逐層剝離。
這種磨損機制的特點是:
CHARACTERISTICS
持續性
只要截齒在旋轉,磨損就在發生。
高頻性
盡管單次刮削造成的材料損失微,但高頻率的累積效應顯著。
隱蔽性
它不依賴于強大的沖擊力,因此在低硬度巖層中同樣致命。
工程對策:從關注“抗沖擊”到“高耐磨
COUNTERMEASURE
面對高磨蝕性巖層,傳統的、僅側重于提高截齒抗沖擊韌性(硬度)的設計思路已不再適用。工程實踐要求我們的解決方案必須轉向一個全新的維度——耐磨性能。
一款能夠勝任高磨蝕性工況的截齒,其性能體現在以下幾個方面:
01合金頭材質與工藝
必須選用具有高耐磨性的硬質合金牌號,并通過先進的燒結工藝,確保其內部晶粒結構致密均勻,能有效抵抗磨粒的持續侵蝕。
02齒體熱處理技術
齒體不僅需要具備足夠的韌性以吸收沖擊,其表面更需經過特殊熱處理,形成高硬度的耐磨層,延緩齒體本身的磨損,為合金頭提供穩固的支撐。
03系統性的設計理念
截齒的幾何外形、焊接質量以及與齒座的配合,都需進行優化設計,以減少磨損死角,并確保在劇烈振動和摩擦生熱的惡劣環境中保持結構穩定。
總結:
CONCLUDE
綜上所述,“軟巖費齒”的悖論源于對巖石力學屬性的片面理解。在現代工程實踐中,對地質條件的評估超越單一的硬度指標,將磨蝕性分析納入考量。相應地,切削工具的選擇也應從單純追求硬度和韌性,轉向一個更為科學、更具針對性的高耐磨解決方案。
只有深入理解地質與工具之間的相互作用機理,才能從根本上優化施工方案,有效控制成本,保障工程的順利推進。