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2025
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Diez principios para el diseño y fabricación de herramientas de perforación rocosa
Como herramientas esenciales en los proyectos de perforación y voladura de rocas, el diseño de las herramientas de perforación debe equilibrar funcionalidad
Como herramientas esenciales en los proyectos de perforación y voladura de rocas, el diseño de las herramientas de perforación debe equilibrar funcionalidad, economía y seguridad. Los diez principios —"roca rota eficazmente, evacuación oportuna de polvo, forma geométrica estable, resistencia y dureza, uso económico de materiales, rotación y avance/retroceso flexibles, desmontaje fácil y conexión confiable, orificios de voladura redondos y rectos, fabricación conveniente y apariencia estética"— constituyen un sistema de diseño completo, que garantiza que las herramientas de perforación funcionen eficientemente en condiciones de trabajo complejas.
1. Roca rota eficazmente
Es el objetivo central del diseño de las herramientas de perforación. Este principio exige que la estructura del cuerpo de la broca, el tipo, la disposición y el ángulo de inclinación de los dientes de aleación se adapten a la dureza de la roca y al grado de desarrollo de grietas.
2. Evacuación oportuna y fluida de polvo
Afecta directamente la continuidad y seguridad del proceso de perforación. Cuando la herramienta de perforación trabaja a alta velocidad, si el polvo de roca no se evacúa a tiempo, se forma una "capa de polvo" en el fondo del orificio, lo que aumenta la resistencia a la perforación e incluso causa desgaste excesivo de la broca.
3. Forma geométrica estable
Es la base para garantizar la precisión de la perforación. La rectitud del cuerpo de la herramienta y la simetría de la broca influyen directamente en la dirección de la perforación; si el cuerpo de la herramienta está curvado o el centro de gravedad de la broca está desviado, el orificio de perforación sufrirá desviación.
4. Resistencia y dureza
Depende de la doble acción de la selección de materiales y el refuerzo estructural. Las herramientas de perforación trabajan en entornos adversos y deben resistir impactos frecuentes, fricción y corrosión; por lo tanto, para el material principal se suele elegir acero estructural de aleación de alta resistencia, y mediante tratamiento térmico integral se mejora su dureza, resistencia, tenacidad y propiedad anti-desgaste.
5. Uso económico de materiales
Exige equilibrar rendimiento y coste. En el diseño, se debe evitar el "uso excesivo de materiales"; en cambio, según las características de falla de las herramientas de perforación, se debe adoptar el principio orientado a problemas: refuerzar las zonas centrales sometidas a cargas, mientras que en las zonas que rara vez fallan, se reducen al máximo los costos de materiales y procesos.
6. Rotación y avance/retroceso flexibles
Está relacionado con la eficiencia del trabajo y el control del consumo de energía. El diseño de las herramientas de perforación debe combinar plenamente las situaciones de aplicación práctica, para mejorar la productividad y reducir el consumo de energía.
7. Desmontaje fácil y conexión confiable
Es un requisito básico para el trabajo en campo. Las herramientas de perforación deben cambiarse frecuentemente para adaptarse a diferentes capas de roca; por lo tanto, la estructura de conexión debe equilibrar estabilidad en la unión y facilidad en el desmontaje, reduciendo el desgaste de la herramienta durante el proceso de desmontaje.
8. Orificios de voladura redondos y rectos
Afecta directamente el efecto de la voladura. La redondez y rectitud de los orificios de voladura determinan la eficiencia de carga de explosivo y la uniformidad de distribución del explosivo; si el orificio es elíptico o curvado, se producirá concentración o dispersión de la energía de voladura, lo que causa sobreexcavación, subexcavación o daño a la roca circundante.
9. Fabricación conveniente
Debe adaptarse a los procesos de producción industrializados. El plan de diseño debe tener en cuenta la capacidad de los equipos de procesamiento existentes.
10. Apariencia estética
Aunque es un principio auxiliar, implica consideraciones funcionales.
Estos diez principios están interconectados y ninguno puede faltar: "roca rota eficazmente" y "evacuación oportuna de polvo" garantizan la función central; "resistencia y dureza" y "forma geométrica estable" aseguran la fiabilidad a largo plazo; "uso económico de materiales" y "fabricación conveniente" controlan el coste; "rotación flexible" y "conexión confiable" mejoran la eficiencia del trabajo; "orificios de voladura redondos y rectos" y "apariencia estética" equilibran el efecto final y la practicidad. Juntos, constituyen un estándar para el ciclo de vida completo de las herramientas de perforación (desde el diseño hasta la aplicación) y, además, son la base técnica para la transformación de la ingeniería de perforación moderna hacia mayor eficiencia, seguridad y economía.
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2024-02-10
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