楊云，王仁華

（首鋼貴陽特殊鋼有限責(zé)任公司，貴州貴陽550005）

輕型尾釬桿是一端為釬尾釬肩，另一端為螺紋的六角形中空鋼桿體的釬桿（見圖1），常用規(guī)格H25×4.7m，釬尾長159mm、螺紋規(guī)格R32mm，是SJZ 系列型豎井鉆機(jī)的主要鑿巖工具，其作用是將鑿巖機(jī)的沖擊能傳遞到鉆頭，使鉆頭沖擊破碎巖石而實(shí)現(xiàn)鉆鑿炮孔。

圖1 輕型尾釬桿

SJZ6.7 型豎井鉆機(jī)是豎井掘進(jìn)用機(jī)械化專用鑿巖設(shè)備（見圖2），該機(jī)以壓縮空氣為動(dòng)力，傳動(dòng)形式采用液壓傳動(dòng)， 使所有動(dòng)作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，其釬桿移位迅速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)，并配有YGZ70型導(dǎo)軌式獨(dú)立回轉(zhuǎn)鑿巖機(jī)，鑿巖效率高，技術(shù)參數(shù)如表1。

圖2 SJZ6.7 型豎井傘鉆機(jī)

YGZ70 型鑿巖機(jī)是以壓縮空氣為動(dòng)力的鑿巖機(jī)具（見圖2），與掘進(jìn)鉆車或傘形鑿巖吊架配套使用， 用于井巷掘進(jìn)鉆鑿水平或向下炮孔，鉆孔直徑φ38-φ55毫米，有效鉆孔深度8 米，鉆具可以正反轉(zhuǎn)。具有轉(zhuǎn)釬扭矩大，沖擊頻率高，沖擊與回轉(zhuǎn)各自獨(dú)立并分別調(diào)節(jié)，對各種巖石的適應(yīng)性強(qiáng)， 不易卡釬， 同時(shí)釬尾采用六角25×159 毫米，增加了釬尾與釬套的接觸面積，有益于提高釬尾與釬套的壽命等特點(diǎn)。操作者在使用中要根據(jù)不同的巖石及排粉情況分別對沖擊功、轉(zhuǎn)釬速度和軸推力等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，才能獲得較高的鑿巖速度， 同時(shí)也可避免由于操作不當(dāng)而損壞釬桿、釬頭等。如對于中硬或較軟的巖石，沖擊功可小些，轉(zhuǎn)釬速度可高些，推力不宜過大，面對堅(jiān)硬巖石，沖擊功則要大，轉(zhuǎn)釬速度應(yīng)低些，推力應(yīng)大些；在遇有裂隙、溶洞而卡釬時(shí)，則要減小沖擊功，加大轉(zhuǎn)釬速度甚至可以停止沖擊，完全依靠回轉(zhuǎn)排除卡釬故障；在沖擊部分給氣后沒有起動(dòng)時(shí)，應(yīng)將操縱閥關(guān)閉，待氣管中的余氣排出后，再行啟動(dòng)。 YGZ70 型鑿巖機(jī)參數(shù)如下表2。

圖2 YGZ70 型導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)

表1 SJZ6.7 型豎井鉆機(jī)技術(shù)參數(shù)

輕型尾釬桿在鑿巖過程中，不僅要承受沖擊產(chǎn)生的拉壓應(yīng)力，還要承受旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力等，受力情況復(fù)雜，同時(shí)由于鑿巖現(xiàn)場空間小、粉塵濃度高、能見度差，因此對輕型尾釬桿的質(zhì)量要求相對較高。 釬桿的早期非正常失效，它不僅增加施工成本、更為重要的是增加作業(yè)時(shí)間、施工難度、勞動(dòng)強(qiáng)度及安全風(fēng)險(xiǎn)。

輕型尾釬桿作為一種鑿巖工具，也是一種易損件，使用壽命的長短，不僅取決于釬桿的內(nèi)在質(zhì)量，而且與使用者的規(guī)范操作、鑿巖機(jī)使用參數(shù)合理調(diào)節(jié)以及氣壓、 水壓等因素有密切的關(guān)系。 通過大量的礦山試驗(yàn)、現(xiàn)場走訪調(diào)查和使用單位的反饋，目前輕型尾釬桿常見的主要失效形式有：尾柄磨圓、尾柄斷裂、釬肩斷裂、桿體斷裂、螺紋斷裂及螺紋早期磨損等，下面就上述失效情況進(jìn)行分析和探討，以便生產(chǎn)企業(yè)和使用操作者有針對性地加以注意，采取相應(yīng)措施，確保釬桿充分發(fā)揮其使用效能。

表2 YGZ70 型導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)參數(shù)

1 尾柄棱角早期磨損磨圓

尾柄棱角早期磨損磨圓，是指輕型尾釬桿尾柄在鑿巖機(jī)六方轉(zhuǎn)動(dòng)套中非正常的棱角磨圓，釬桿尾柄在鑿巖機(jī)轉(zhuǎn)釬套中打滑，致使釬桿在鑿巖中不能轉(zhuǎn)動(dòng)、不能排粉鑿巖的現(xiàn)象，尾柄六棱磨損情況（見圖 3、4）。

1.1 原因分析

（1）釬桿尾柄六角對邊尺寸偏小，導(dǎo)致尾柄與鑿巖機(jī)六方轉(zhuǎn)動(dòng)套的間隙過大，從而使尾柄的棱角出現(xiàn)早期磨損失效。尾柄六角對邊尺寸和棱角R 尺寸的標(biāo)準(zhǔn)范圍見圖5。

（2） 鑿巖機(jī)六方轉(zhuǎn)動(dòng)套內(nèi)六方尺寸偏大，使轉(zhuǎn)動(dòng)套與釬桿尾柄的間隙過大而出現(xiàn)尾柄棱角早期磨損失效。鑿巖機(jī)尾柄六方轉(zhuǎn)動(dòng)套的標(biāo)準(zhǔn)尺寸見圖6。

圖6 鑿巖機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)套內(nèi)六方及R 尺寸

1.2 措施和對策

（1）釬桿和鑿巖機(jī)轉(zhuǎn)釬套生產(chǎn)加工企業(yè)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)釬桿尾柄對邊尺寸和轉(zhuǎn)釬套內(nèi)六方尺寸的控制和檢測，確保其尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）釬桿生產(chǎn)企業(yè)可加長釬桿尾柄淬回火的長度，增加尾柄淬硬長度，提高其耐磨性。

因此，操作者使用中出現(xiàn)尾柄棱角早期磨損磨圓情況， 要根據(jù)上述情況進(jìn)行初步檢查和判斷，如果是釬桿尾柄尺寸偏差，可通知廠家進(jìn)行處理；如果是轉(zhuǎn)動(dòng)套磨損或尺寸偏差，要及時(shí)更換或選用尺寸達(dá)標(biāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)套。

2 尾柄斷裂

尾柄斷裂是指釬桿在使用過程出現(xiàn)尾柄端面至釬肩后R 處斷裂而導(dǎo)致釬桿失效的現(xiàn)象，如圖 7、圖 8。

圖7 尾柄中部斷裂

圖8 尾柄159 mm（釬肩后R）處斷裂

2.1 原因分析

（1）釬桿該處存在夾雜、偏析、壓痕、折疊、橫向裂紋等中空鋼冶軋缺陷。

（2）尾柄擴(kuò)孔對邊尺寸偏小、變形不均勻、擴(kuò)孔中損傷釬桿內(nèi)壁。

（3） 后R 部位是釬桿斷面積發(fā)生急劇變化的地方， 如果由于模具R 設(shè)計(jì)不合理或加工不到位，鍛造充填不飽滿等，使R 偏小或過大，導(dǎo)致在該位置形成應(yīng)力集中或者與鑿巖機(jī)六方轉(zhuǎn)動(dòng)套配合不良。

（4）釬肩鍛造加熱時(shí)，發(fā)生過熱或者過燒現(xiàn)象。

（5）釬肩兩側(cè)同軸度偏大，超過1mm。

（6）鑿巖機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)套的R 尺寸偏小或過大，導(dǎo)致與釬桿釬肩后R 配合不良。

（7）傘鉆機(jī)的扶釬器損壞或間隙過大，釬桿使用中擺動(dòng)大、釬桿產(chǎn)生彎曲。

2.2 措施和對策

（1） 釬桿生產(chǎn)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，確保釬桿內(nèi)在質(zhì)量和外形尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）使用釬桿的操作者注意鑿巖機(jī)轉(zhuǎn)釬套R尺寸的變化及修磨，確保轉(zhuǎn)釬套與釬桿尾柄的配合。 同時(shí)注意檢查傘鉆機(jī)的扶釬器是否完好，有效規(guī)范使用扶釬器，避免釬桿在使用中出現(xiàn)大的擺動(dòng)和彎曲。

3 釬肩斷裂

釬肩斷裂是指釬桿在使用中出現(xiàn)釬肩部位斷裂而導(dǎo)致釬桿失效的現(xiàn)象， 其斷裂情況見圖9、圖 10。

3.1 原因分析

圖9 釬肩斷裂

圖10 釬肩斷裂

（1）中空鋼存在縮孔、夾雜、偏析等冶軋缺陷。

（2）釬肩模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或者釬肩鍛造時(shí)加熱溫度過低， 導(dǎo)致釬肩中部形成喇叭口缺陷，如圖 11、圖 12。

圖11 釬肩鍛造正常變形

圖12 釬肩鍛造變形不均勻

（3）中空鋼芯孔偏心、橢圓嚴(yán)重，釬肩鍛造變形不均勻。

（4）釬肩鍛造加熱溫度過高或者加熱時(shí)間太長，導(dǎo)致過熱或者過燒現(xiàn)象發(fā)生。

（5）若尾柄淬回火長度超過釬肩時(shí)，其淬火溫度過高或回火不足。

3.2 措施和對策

生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)控制好中空鋼的冶軋質(zhì)量，合理設(shè)計(jì)釬肩成型模，確保釬肩變形流線，嚴(yán)格控制釬肩鍛造和淬回火溫度及時(shí)間，確保釬肩的內(nèi)在質(zhì)量。

4 桿體斷裂

桿體斷裂是指釬桿在使用中發(fā)生在釬肩前R 處至螺紋根部之間區(qū)域的斷裂， 見圖13、圖14。

圖13 桿體斷裂

圖14 桿體斷裂

4.1 原因分析

（1）釬桿中空鋼原料存在夾雜、偏析、軋制溫度偏高或過低以及嚴(yán)重的偏芯和橢圓等冶軋缺陷。

（2） 在距尾柄端面 180 mm～300 mm 處承受了最大的疊加應(yīng)力，同時(shí)是釬肩鍛造加熱時(shí)形成的熱影響區(qū)，由于熱影響區(qū)的存在，導(dǎo)致該區(qū)域釬桿的強(qiáng)度大大降低。

（3）中空鋼表面硬度過高或者過低，導(dǎo)致釬桿的機(jī)械性能沒有達(dá)到最佳狀態(tài)。

（4）操作者不規(guī)范使用：推進(jìn)力過大、不正確使用扶釬器，導(dǎo)致釬桿產(chǎn)生彎曲；使用時(shí)對釬桿桿體進(jìn)行敲打，使其表面痕跡形成斷裂的裂紋源等；使用后釬桿出現(xiàn)彎曲變形，沒有進(jìn)行矯直而繼續(xù)使用等。

4.2 措施和對策

（1）生產(chǎn)企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行工藝和檢測，確保釬桿的內(nèi)在質(zhì)量。

（2）使用者嚴(yán)格遵守鑿巖操作程序，規(guī)范使用釬桿，避免釬桿彎曲和損傷。

5 螺紋斷裂和早期磨損

螺紋斷裂是指釬桿在使用中出現(xiàn)螺紋斷裂而失效的現(xiàn)象，見圖15；螺紋早期磨損是指釬桿在使用過程其螺紋牙不正常的磨損磨平，使其不能與釬頭內(nèi)螺紋配合帶動(dòng)釬頭沖擊和旋轉(zhuǎn)而不能使用的現(xiàn)象，見圖16。

圖15 部分螺紋斷裂

圖16 螺紋磨損

5.1 原因分析

（1）影響螺紋早期斷裂的主要因素有：中空鋼原料存在非金屬夾雜物、成分偏析、軋制溫度過高或過低等內(nèi)在質(zhì)量缺陷；制釬時(shí)螺紋部鍛造時(shí)加熱溫度過高或高溫時(shí)間過長，導(dǎo)致組織粗大或低溫鍛造； 螺紋淬火溫度過高或回火保溫不足，硬度偏高等；釬頭螺紋與釬桿螺紋配合不良；使用者在開孔時(shí)使用高風(fēng)壓大氣量和大推進(jìn)力，長時(shí)間空打以及打孔不直等不規(guī)范的使用操作。

（2）影響螺紋早期磨損的因素：釬桿螺紋外徑小、牙淺等尺寸偏差，導(dǎo)致與釬頭螺紋配合不良；螺紋熱處理硬度偏低，降低螺紋的耐磨性；釬頭螺紋內(nèi)徑大、牙淺等尺寸偏差，導(dǎo)致釬頭與釬桿螺紋配合不良而產(chǎn)生早期磨損；使用者長時(shí)間空打，螺紋溫度快速升溫而導(dǎo)致螺紋硬度降低或燒蝕螺紋，使螺紋早期磨損失效。

5.2 措施和對策

（1）釬桿企業(yè)加強(qiáng)工藝的執(zhí)行監(jiān)督，提高螺紋尺寸精度、熱處理質(zhì)量和按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，確保釬桿與釬頭配合。

（2）釬頭企業(yè)加強(qiáng)工藝的執(zhí)行監(jiān)督，提高釬頭螺紋尺寸精度和按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，確保釬頭與釬桿配合。

（3）使用者規(guī)范操作，加強(qiáng)作業(yè)檢查，釬頭磨損要及時(shí)更換，盡量減少長時(shí)間空打。

綜上所述，由于釬桿鑿巖過程是一個(gè)復(fù)雜過程，其受力情況非常復(fù)雜，使用環(huán)境惡劣，壽命的長短受鑿巖機(jī)功率、氣壓、釬頭與釬桿的配合、巖石硬度變化、使用者是否規(guī)范操作以及操作水平等諸多因素影響，因此釬桿的失效形式、失效的部位是多種多樣的，在出現(xiàn)異常時(shí)，要根據(jù)情況進(jìn)行分析和判斷， 有針對性地進(jìn)行處理和改進(jìn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)范操作，使釬桿的能力得到充分的發(fā)揮。

[1]GB/T6481-2002，鑿巖用錐形連接中空六角形釬桿[S].

[2]GB/T6482-2007，鑿巖用螺紋連接釬桿[S].

[3]GB/T 6374-2004，鑿巖機(jī)械與氣動(dòng)工具尾柄和襯套配合尺寸[S].

[4]YGZ70 型鑿巖機(jī)使用規(guī)程[Z].