Phụ kiện cacbua vonfram TBM: Hướng dẫn lựa chọn, hiệu suất và nhà cung cấp

Trong dự án hầm đá cứng, đầu máy cắt TBM là điểm tiếp xúc duy nhất giữa máy và mặt đất. Hàng trăm hạt dao cacbua vonfram bám trên đầu cắt đó bất kỳ lúc nào. Mỗi người chịu trách nhiệm phá đá, mang vác và sống sót trong môi trường có bụi, nước, rung động và các hạt khoáng cứng. Nếu một hạt dao bị hỏng sớm, đầu cắt sẽ dừng lại, đường hầm mất hàng giờ và một đội phải leo vào một không gian hạn chế để thay thế nó. Hậu quả không chỉ là chi phí của việc chèn; đó là chi phí của việc máy không chuyển động. Đó là lý do tại sao việc lựa chọn vật liệu chèn cacbua vonfram TBM là một quyết định của dự án chứ không phải là đơn đặt hàng phụ tùng thay thế.

Tại sao cacbua vonfram là tiêu chuẩn cho vật liệu chèn TBM

Lý do cơ bản là vật chất. Cacbua vonfram, hay cacbua xi măng, là hỗn hợp được làm từ các hạt cacbua vonfram liên kết với nhau bằng ma trận kim loại coban. Các hạt cacbua mang lại cho vật liệu độ cứng đặc biệt. Chất kết dính coban mang lại cho nó độ dẻo dai để tồn tại trước những cú sốc. Vật liệu chèn TBM có tác dụng chống lại đá có thể chứa thạch anh, loại đá cứng hơn hầu hết mọi vật liệu kỹ thuật. Trong điều kiện hoạt động bình thường, mảnh ghép chịu tải trọng nén cao và tải trọng điểm đột ngột từ các mặt đá không đều. Vật liệu quá cứng sẽ bị sứt mẻ. Chất liệu quá mềm sẽ nhanh mòn. Cacbua vonfram mang lại sự cân bằng mà không có vật liệu thực tế nào sánh được.

Vật liệu có thể được điều chỉnh trong giới hạn. Hàm lượng coban thường dao động từ khoảng 6% đến 13% và kích thước hạt cacbua vonfram có thể mịn, trung bình hoặc thô. Hạt mịn hơn thường cho độ cứng cao hơn và khả năng giữ cạnh tốt hơn. Hạt thô hơn cho độ dẻo dai và khả năng chống sốc nhiệt tốt hơn. Đối với hạt dao TBM, điều kiện vận hành thường là mài mòn và chịu va đập, do đó cấp độ cân bằng hơn là điển hình. Giá trị độ cứng của các loại này thường nằm trong phạm vi HRA 86 đến 92. Một cấp độ cụ thể chỉ nên được chọn sau khi đã biết rõ điều kiện của đá.

Trong thực tế, điều này có nghĩa là cùng một vật liệu chèn hoạt động trơn tru trong đường hầm cát và đất sét mềm nhưng có thể có tuổi thọ rất ngắn trong đường hầm đá granit cứng. Loại tốt cho đá granit có thể quá giòn đối với nền đất bị nứt nẻ. Dữ liệu đầu vào quan trọng là loại đá, cường độ nén đơn trục và hàm lượng thạch anh. Tóm lại: cấp vật liệu là điểm bắt đầu để lựa chọn hạt dao và nó phải phù hợp với mặt đất chứ không phải với máy.

Chèn hình học: Hơn cả một cạnh sắc nét

Các vật liệu chèn TBM thường được hình dung là những chiếc răng sắc nhọn, nhưng trên thực tế, chúng hoạt động giống như máy nạo và máy nghiền hơn. Hình dạng của vật chèn xác định cách tải được truyền tới đá, độ mòn của vật chèn và lực cần thiết để xuyên qua.

Các đặc điểm hình học chính là hình dạng mũi, góc mũi, độ côn thân và phần lắp. Đầu hình nón là phổ biến và có hiệu quả trong việc xuyên qua đá. Mũi hình cầu hoặc cùn hơn giúp trải rộng diện tích tiếp xúc, giảm nguy cơ sứt mẻ và đôi khi được ưa chuộng đối với đá rất cứng hoặc lớn. Đầu hình đục có thể được sử dụng trong một số thiết kế để tạo ra đường đứt nét. Không có hình học tốt nhất. Sự lựa chọn phụ thuộc vào loại đá dự kiến ​​và thiết kế của đầu cắt.

Ngoài hình dạng đầu, phần chèn phải được giữ chắc chắn trong ngăn chứa. Miếng đệm lỏng sẽ rung, tạo ra một khe trên đầu cặp và bị mòn sớm. Thân của miếng chèn thường được làm với đường kính lớn hơn một chút so với lỗ hoặc rãnh để có thể ép hoặc hàn vào đúng vị trí. Sự phù hợp này là một lý do khiến cho dung sai của công việc gia công trở nên quan trọng. Ngay cả cấp độ chính xác cũng không thể bù đắp cho sự phù hợp kém.

Hiểu biết tốt về hình học hạt dao cũng giúp nhóm xây dựng đường hầm nhận ra lý do tại sao một số hạt dao mòn theo dạng hình nón và tại sao những hạt dao khác lại phát triển thành mặt phẳng. Kiểu mòn thường cung cấp thông tin về góc tiếp xúc. Kiến thức này hữu ích cho việc điều chỉnh các tham số đầu cắt hoặc thay đổi loại hạt dao.

Để biết tổng quan về cách thiết kế hạt dao TBM ảnh hưởng đến hiệu suất, bạn có thể tham khảo bài viết này trên chèn cacbua vonfram cho máy khoan đường hầm .

Các yếu tố lựa chọn cho các hạt dao TBM

Lựa chọn quyền chèn TBM không phải là quyết định một lần. Đó là một quá trình lặp đi lặp lại bắt đầu từ dữ liệu địa chất của đường hầm và tiếp tục thông qua các thử nghiệm trên đầu cắt. Bảng sau liệt kê các yếu tố lựa chọn quan trọng nhất.

Đây là nơi mà nhà cung cấp có thể gia tăng giá trị. Một nhà sản xuất chuyên nghiệp sẽ không chỉ dán nhãn cho vật chèn là "cứng" hay "dành cho đá". Họ sẽ yêu cầu báo cáo địa chất, thông số kỹ thuật của đầu cắt và kích thước hạt dao được yêu cầu. Họ có thể so sánh cấp độ và hình học đã chọn với dữ liệu hiệu suất điển hình. Cuộc đối thoại này đặc biệt quan trọng khi đường hầm đi qua một số khu vực địa chất. Việc chèn đá cứng có thể có tác dụng đối với hầu hết tuyến đường, nhưng đoạn mềm hơn hoặc vùng đứt gãy có thể tạo ra những thay đổi nhanh chóng.

Một thực tế phổ biến là thử nghiệm một hoặc hai thiết kế chèn ngay từ đầu dự án. Thời gian quan sát không cần phải dài. Nếu các hạt dao có vết sứt mẻ nặng thì cấp độ quá cứng hoặc hình học quá nhọn. Nếu vật liệu chèn mòn nhanh nhưng đá không bị mài mòn nhiều thì cấp độ quá mềm hoặc thông số đầu cắt sai. Những thử nghiệm này cho thấy đá thực tế hoạt động như thế nào dưới máy, điều này luôn tốt hơn so với phỏng đoán chỉ trong phòng thí nghiệm.

Chất lượng sản xuất và vấn đề nhất quán

Cấp độ và hình học là phần hiển thị của việc lựa chọn hạt dao. Phần vô hình là tính nhất quán trong sản xuất. Cacbua vonfram được sản xuất từ ​​​​bột. Nếu bột được trộn kém, nếu sự phân bổ kích thước hạt bị lệch hoặc nếu quá trình thiêu kết không được kiểm soát, thì các hạt dao từ lô này có thể hoạt động khác với lô khác. Trong đường hầm, sự không nhất quán này rất khó chấp nhận vì đầu cắt mang nhiều hạt dao cùng một lúc. Nếu một trong số một trăm hạt dao bị mòn nhanh chóng, nó có thể tạo ra một khu vực cục bộ trên mặt đường hầm chưa được cắt hoàn toàn, để lại một mảnh đá lớn mà máy cắt lân cận phải phá vỡ.

Việc sản xuất mảnh dao TBM đáng tin cậy đòi hỏi một dây chuyền sản xuất tích hợp. Tại cơ sở của chúng tôi ở Thường Châu, Trung Quốc, chúng tôi bắt đầu với việc ép bột cacbua vonfram bằng máy ép TPA. Phương pháp này sử dụng cấu hình áp suất được kiểm soát để tạo ra thân cây xanh có hình dạng và mật độ nhất quán. Thân màu xanh lá cây sau đó được thiêu kết trong lò thiêu kết áp suất thấp. Quá trình thiêu kết ở áp suất thấp làm giảm độ xốp còn sót lại cuối cùng và tạo ra cấu trúc mịn hơn và đặc hơn. Cấu trúc dày đặc với ít lỗ rỗng được kết nối trực tiếp với khả năng chống mài mòn tốt hơn và giảm nguy cơ gãy xương.

Sau khi thiêu kết, các hạt dao được mài đến kích thước cuối cùng và độ bóng bề mặt. Việc mài chính xác được thực hiện trên máy mài công cụ CNC năm trục và hình dạng công cụ được xác minh bằng thiết bị cài đặt công cụ kỹ thuật số. Đối với các dụng cụ tròn và các bộ phận chính xác khác, quá trình sản xuất của chúng tôi tuân theo tiêu chuẩn sản xuất được công nhận của Đức. Hệ thống này cung cấp cho chúng tôi điểm chuẩn về dung sai và tuổi thọ dụng cụ. Các công cụ kiểm tra là một phần của quy trình; chúng không bị xóa khỏi môi trường sản xuất và chỉ được sử dụng để kiểm tra lần cuối. Chúng còn được sử dụng để điều khiển hoạt động mài của máy.

Công ty được chứng nhận ISO 9001 và ISO14001. Những chứng nhận này chỉ ra rằng hệ thống sản xuất đã được kiểm toán và các quy trình quản lý chất lượng và môi trường đã được áp dụng. Đối với một dự án đường hầm, mức độ kiểm soát này hỗ trợ một mục tiêu đơn giản nhưng quan trọng: các phần chèn đến địa điểm phải hoạt động nhất quán với các phần chèn đã được thử nghiệm.

Tuổi thọ và chi phí chèn trong thế giới thực

Chi phí lắp đặt TBM thấp so với chi phí ngừng hoạt động của đường hầm. Đây là lý do mà việc lựa chọn phần chèn phải được coi là một yếu tố năng suất chứ không chỉ là một chi tiết đơn hàng mua hàng.

Phần chèn không phù hợp cũng có thể tạo ra các vấn đề về hình học. Nếu vật chèn mòn không đều, đĩa cắt có thể ngừng quay và cắt một cạnh phẳng vào đá. Điều này làm tăng khả năng chống cắt cho toàn bộ đầu cắt. Các nhà thầu đào hầm biết rằng chi phí cho việc dừng đầu cắt bất ngờ không chỉ là nhân công hay các bộ phận mới; đó còn là sự thất thoát sản lượng và rủi ro về tiến độ.

Một cách thực hành hiệu quả là theo dõi tuổi thọ hạt dao trên mỗi vùng của đường hầm, tính bằng mét trước. Điều này tạo ra một đường cong hiệu suất đơn giản có thể so sánh với loại đá. Khi phần chèn đã hết thời hạn sử dụng, việc thay thế theo kế hoạch có thể được thực hiện tại một địa điểm an toàn. Vật liệu được sử dụng trong hạt dao, hình học và chất lượng sản xuất của nó đều góp phần vào kế hoạch đó.

Mối quan hệ giữa lựa chọn hạt dao, điều kiện đá và hiệu suất của đầu cắt được đề cập sâu hơn trong bài viết của chúng tôi về tại sao vật liệu cacbua vonfram TBM lại quan trọng đối với công trình ngầm .

Vật chèn cacbua vonfram TBM là một bộ phận nhỏ có ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ đường hầm. Vật liệu phải bền để chống mài mòn. Hình dạng phải phù hợp với đá. Cấp độ phủ phải phù hợp với đầu cắt thực tế. Và việc sản xuất phải tạo ra những bộ phận nhất quán. Khi các yếu tố này vào đúng vị trí, phần chèn sẽ hoạt động như được thiết kế cho khoảng cách có thể dự đoán được. Khi một yếu tố sai thì máy là người chịu thiệt. Người mua và kỹ sư đào hầm nên coi việc lựa chọn hạt dao như một cuộc đàm phán kỹ thuật: thu thập dữ liệu địa chất, thảo luận về thiết kế đầu cắt và yêu cầu nhà cung cấp có thể kiểm soát toàn bộ quá trình sản xuất. Số ngày mà đầu cắt ngừng hoạt động sẽ đắt hơn so với chính hạt dao.