技术洞察 | 为何低硬度岩层成为截齿的“隐形杀手”?
作者: 本站 来源: 本站 时间:2025年08月15日
一个常见的工程悖论
在隧道掘进、矿业开采及基础工程领域,从业者常常会遇到一个令人困惑的现象:部分岩层的单轴抗压强度(UCS)并不高,甚至手持即可捏碎,但施工过程中截齿等切削工具的磨损速度却异常惊人,更换频率远超预期。
这种“软岩费齿”的现象,不仅直接推高了项目成本,也对施工进度造成了不利影响。其背后的根本原因,并非岩石的“硬度”,而是一个更关键却常被忽视的物理属性——岩石的磨蚀性(Abrasiveness)。
地质元凶:无处不在的石英颗粒
ARCH-CRIMINAL
石英是地壳中含量第二丰富的矿物,其摩氏硬度高达7,远超大多数常见金属材料。当岩石中含有大量微小、棱角锋利的石英颗粒时,整个岩体就变成了一个巨大的、天然的“研磨介质”。
当截齿在这样的岩层中高速旋转切削时,其工作状态并非简单的“冲击破碎”,而是承受着一种持续的、高强度的“磨粒磨损”(Abrasive Wear)。坚硬的石英颗粒,如同无数个微型刀刃,持续不断地刮削、切削截齿的合金刀头和钢制齿体表面,导致其材料逐层剥离。
这种磨损机制的特点是:
CHARACTERISTICS
持续性
只要截齿在旋转,磨损就在发生。
高频性
尽管单次刮削造成的材料损失微,但高频率的累积效应显著。
隐蔽性
它不依赖于强大的冲击力,因此在低硬度岩层中同样致命。
工程对策:从关注“抗冲击”到“高耐磨
COUNTERMEASURE
面对高磨蚀性岩层,传统的、仅侧重于提高截齿抗冲击韧性(硬度)的设计思路已不再适用。工程实践要求我们的解决方案必须转向一个全新的维度——耐磨性能。
一款能够胜任高磨蚀性工况的截齿,其性能体现在以下几个方面:
01合金头材质与工艺
必须选用具有高耐磨性的硬质合金牌号,并通过先进的烧结工艺,确保其内部晶粒结构致密均匀,能有效抵抗磨粒的持续侵蚀。
02齿体热处理技术
齿体不仅需要具备足够的韧性以吸收冲击,其表面更需经过特殊热处理,形成高硬度的耐磨层,延缓齿体本身的磨损,为合金头提供稳固的支撑。
03系统性的设计理念
截齿的几何外形、焊接质量以及与齿座的配合,都需进行优化设计,以减少磨损死角,并确保在剧烈振动和摩擦生热的恶劣环境中保持结构稳定。
总结:
CONCLUDE
综上所述,“软岩费齿”的悖论源于对岩石力学属性的片面理解。在现代工程实践中,对地质条件的评估超越单一的硬度指标,将磨蚀性分析纳入考量。相应地,切削工具的选择也应从单纯追求硬度和韧性,转向一个更为科学、更具针对性的高耐磨解决方案。
只有深入理解地质与工具之间的相互作用机理,才能从根本上优化施工方案,有效控制成本,保障工程的顺利推进。