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提高螺纹钎杆寿命的途径 摘要　从螺纹钎杆的材质选择、中空钢生产工艺和制钎工艺等方面，结合国内外生产实践，提出了提高螺纹钎杆寿命的途径。叙词　螺纹钎杆　提高寿命　途径 　　螺纹钎杆由于复杂的受力状态和恶劣的工作条件，其实际工作寿命只有几十分钟到几十小时。随着凿岩机械向大功率、高频率的方面发展，全面提高螺纹钎杆寿命已是当务之急。国内外提高螺纹钎杆寿命的途径有几个方面：一方面是从凿岩机械的结构上进行不断改进，例如，从气动凿岩机一头大另一头小的活塞发展到液压凿岩机的等径圆柱形活塞，在保证凿岩速度不断提高的同时，改变了凿岩应力波的波形，并减少了作用在钎杆上的破坏应力；另一方面是提高钎杆材质的综合机械性能和中空钢的生产工艺水平，尽量减少钎杆内在的和外来的各种缺陷，以保证钎杆具有高的质量和使用寿命。当然，凿岩时的正确操作和管理，钎具之间(钎尾与联接套、钎杆与联接套、钎杆与钎头)的良好配合以及它们各自的加工精度，也是保证钎杆寿命的基本条件。　　本文只就螺纹钎杆的材质选择、中空钢生产工艺、制钎工艺(包括锻造、机加工、热处理、表面强化和防腐处理等)结合国内外生产实践，作一些粗浅的分析。 1　对螺纹钎杆的基本要求 螺纹钎杆包括接杆钎杆、轻型接杆钎杆、钻车钎杆和MF钎杆等，对这些钎杆的基本要求主要表现在以下几个方面：　　(1)高疲劳强度和高断裂韧性的配合。　　从文献〔1〕可看出，螺纹钎杆的断裂主要是疲劳断裂，其主要原因是钎杆要承受凿岩机的高频冲击力和轴推力，而且，螺纹钎杆是细长杆件，在斜向凿岩和水平凿岩时，由于受钎具组自重的影响，往往还使钎杆产生弯曲应力。所以，螺纹钎杆的材质必须具有高的疲劳强度和高的断裂韧性。　　(2)良好的弹性和耐磨性。　　螺纹钎杆在凿岩过程中，无论是水平作业、垂直作业或斜向作业，由于凿岩机推力的变化、岩石的不均匀性或存在裂隙、孔洞、开眼时岩面的不平度过大或开眼的不正确操作等，都经常使钎杆在不同弯曲状态下工作。如果弯曲状态严重或钎杆弹性欠佳，就会造成钎杆弯曲折断而早期失效。所以，钎杆必须具有良好的弹性。　　螺纹钎杆两头的螺纹结构，是联接整套钎具和传递凿岩应力的重要部位。从文献〔1〕的分析得知，螺纹部位是螺纹钎杆失效的最主要部位，其失效机理是微动磨损和冲击磨损先后作用的结果，因此，螺纹部位的耐磨性往往是螺纹钎杆寿命的决定因素。　　(3)好的防腐蚀能力。　　目前，接杆钎杆在露天凿岩作业时，多采用孔口捕尘的干式凿岩，而在井下作业时，采用湿式凿岩。钻车钎杆绝大部分采用湿式凿岩。螺纹钎杆内孔受高频高应力和水(往往是带酸性的水)腐蚀的共同作用，这是造成钎杆内疲劳断裂的主要因素，所以，螺纹钎杆必须具有好的防水腐蚀的能力。　　(4)高的平直度和刚性。　　螺纹钎杆的平直度和刚性是取得高的凿岩效率的重要保证。在凿岩时，钎杆要在250　r/min的旋转状态下工作，如果平直度低或刚性不足，钎杆就会在偏心打击下工作，一方面损失了一部分凿岩能量，另一方面产生了弯曲应力，增加了钎杆疲劳破坏的几率。钎杆的平直度越高，刚性越好，其传递凿岩应力的效率也越高，凿岩速度也越快。　　(5)良好的结构设计。　　螺纹钎杆是传递高频高应力的杆件，构件的断面变化可引起应力变化和应力集中，断面变化越大，应力传递的效率越低，而破坏应力却越大。所以，钎杆良好结构的设计原则是：尽量避免或减少过剧的断面变化2　提高螺纹钎杆寿命的途径 　　螺纹钎杆的制造其主要环节是：材质的选择、中空钢生产工艺的选择和制钎工艺，而制钎工艺主要包括锻造、机械加工、热处理、表面强化、防腐处理等。提高螺纹钎杆寿命的途径，主要是从上述各个方面综合考虑，抓住主要矛盾，重点解决薄弱环节，不断改进和完善工艺要求。由于篇幅有限，本文只对上述各个方面提出一些主要思想和原则意见。对一些工艺的评价，只是个人浅见，仅供参考。 2.1　螺纹钎杆的材质选择　　螺纹钎杆必须具有高的疲劳强度、弹性、刚性和韧性，而强度和韧性又是相互矛盾的。螺纹钎杆的杆体，属细长杆件，不宜进行复杂的热处理，只能通过最佳的热处理工艺获得疲劳强度、弹性、刚性和韧性的综合性能配合。螺纹钎杆的两头螺纹是整套钎具组的联接部位，它的失效机理是微动磨损和冲击磨损，因此，要求螺纹部位表面高硬度耐磨，心部有足够的韧性，防止折断。众所周知，材料的性能，往往要经过热处理才能充分发挥其最大的潜力，所以，材质的选择经常与热处理工艺一同考虑。2.1.1　国外螺纹钎杆材质的选择　　目前，国外螺纹钎杆的材质归纳起来有两大系列。一大系列是以低碳、高强度、高淬透性、高韧性的CrNiMo系合金钢为主，含碳量在0.25%左右，含Ni量在3%左右，最具代表性的钢号是25CrNi3Mo，其热处理工艺路线为：整体渗碳→控制冷却→螺纹部位淬火→低温回火。整体渗碳后控冷使杆体