Інструменти для буріння гірських порід працюють в умовах сильного удару, сильного стирання та складних геологічних утворень. Вибір матеріалів безпосередньо впливає на-ефективність руйнування, довговічність і безпеку конструкції. Науково обґрунтований вибір матеріалу не тільки покращує швидкість роботи, але й знижує споживання енергії та витрати на технічне обслуговування, що робить його ключовим аспектом проектування та виробництва інструменту.
По-перше, матеріал корпусу інструменту і рухомих частин повинен мати відмінну механічну міцність і ударну в'язкість. Для основної рами та конструкції трансмісії часто використовується високо{1}}легована конструкційна сталь, загартована або поверхнево-загартована, щоб витримувати повторювані ударні навантаження та напруги згину. Для приводів з пневматичним або гідравлічним приводом внутрішні поршні, шатуни та інші деталі мають бути виготовлені зі сталі з високою втомною міцністю та хорошою оброблюваністю, щоб запобігти утворенню тріщин і деформації під час високо-поступально-поступального руху з високою частотою.
Бурове долото є основним компонентом, який безпосередньо контактує з гірською масою; її матеріал повинен одночасно відповідати вимогам високої твердості, відмінної зносостійкості і достатньої в'язкості. Бурова штанга зазвичай виготовляється з високо-якісної легованої сталі, термічно-обробленої для отримання високої міцності на розтягування та опору на кручення, щоб протистояти крутному моменту та втомі при згині. Робочий кінець свердла, як правило, використовує розчин інкрустованих зубів із цементованого твердого сплаву. Цементований карбід із карбідом вольфраму як його матрицею має високу твердість, зносостійкість і стійкість до високих-температур, зберігаючи гостру ріжучу кромку під час високо-швидкісного різання та ударного руйнування породи, значно подовжуючи термін його служби. У надзвичайно твердих гірських породах або високоабразивних породах можна вибрати цементований карбід із доданими зв’язуючими фазами на основі кобальту- або сортовані функціональні матеріали, щоб покращити стійкість до відколювання від удару.
Для різних робочих умов при виборі матеріалу слід також враховувати корозійну стійкість і термічну стабільність. У -водовмісних, кислих мінералах-містких гірських утвореннях або вологих операціях бурове долото та корпус бажано виготовляти зі сплавів із хорошою стійкістю до іржі або пройти обробку для захисту поверхні, як-от покриття, азотування або керамічне напилення, щоб запобігти корозії через зниження міцності та точності. Висока-температура середовища або безперервні високо-інтенсивні операції можуть значно підвищити температуру контактної поверхні. У таких випадках слід вибирати матеріали з хорошою теплопровідністю та високим -збереженням твердості при високих температурах, щоб уникнути прискореного зношування через термічне розм’якшення.
Крім того, вибір матеріалу має бути сумісним із виробничим процесом. Сплави з високою-твердістю важко піддавати механічній обробці, що потребує точного формування та техніки зварювання, щоб забезпечити міцність зв’язку між цементованим карбідом і сталевим корпусом, запобігаючи від’єднанню під час використання. Стандартизовані матеріали та специфікації термічної обробки підвищують взаємозамінність та ефективність обслуговування для змінних свердел і стрижнів.
Загалом, вибір матеріалу для інструментів для буріння гірських порід має комплексно враховувати міцність, твердість, в’язкість, зносостійкість, стійкість до корозії та термічну стабільність, а також узгоджуватися з типом породи, робочим середовищем і виробничим процесом. Лише інструменти, засновані на науковому відборі матеріалів, можуть підтримувати ефективне руйнування породи та довго-тривалу довговічність у суворих умовах, забезпечуючи надійну підтримку для гірничого та інженерного будівництва.
