挺進更深地層

許多現(xiàn)有的地下礦井已接近極限開采深度，目前的鉆探方法很難再保證各項成本的可控性置鼻。而新的礦床埋藏更深镇饮，產(chǎn)量也較低。

圖片來源于網(wǎng)絡

背景01

Wassara是來自瑞典的一家礦業(yè)設備公司箕母，擁有許多創(chuàng)新產(chǎn)品储藐，能在開采礦石的同時最大限度地減少對環(huán)境的負面影響。其核心技術是使用高壓水射流驅(qū)動的潛孔(DTH) 錘嘶是。Wassara的液動潛孔錘是目前最環(huán)保的沖擊鉆探方法钙勃。

潛孔 (DTH) 錘技術示意圖

潛孔錘由高壓水射流驅(qū)動，不使用油脂進行潤滑聂喇，不會污染空氣或地下水肺缕，高壓水還可有效抑制粉塵。與相對傳統(tǒng)的氣動潛孔錘技術相比授帕，Wassara的技術可節(jié)省大量的能源成本同木，驅(qū)動液動潛孔錘所需的能量更少。

挑戰(zhàn)02

潛孔錘由眾多復雜的部件組成嫌寓。其核心部件是為活塞組件提供雙向高壓水導流的滑動外殼膏逮，該外殼內(nèi)部要求具有多條高壓水流動孔道；由于設計的復雜性虎北，必須將多個加工好的零件接合在一起琢刮，才可制作出完整外殼，使得造價較為昂貴腋尘。接合工藝過程中頻繁產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品耍烙，以及使用階段由于部件磨損或斑蝕而導致的設備故障酌峻，讓潛孔錘的整體成本進一步上升。

解決方案03

為降低成本并提高滑動外殼部件的可靠性扼希，Wassara找到雷尼紹坊阎，希望了解增材制造 (AM) 技術是否能成為一種合適的替代制造方案。金屬增材制造的顯著優(yōu)點之一工殖，便是能夠?qū)⒃痉稚⒌牧慵M合成一個復雜的3D幾何結(jié)構且還可簡化加工步驟惶政。

當增材方式制造的部件與傳統(tǒng)方式制造的部件在設計上沒有過大差異時，可在相同的應用環(huán)境中對二者進行測試矮男，結(jié)果可作為驗證金屬增材組件可用性的理想依據(jù)移必。在標準測試條件下對兩類部件的性能進行詳細對比，如果結(jié)果中出現(xiàn)任何顯著差異毡鉴，即可直接歸因于制造技術的變化崔泵。Wassara滑動外殼的幾何結(jié)構經(jīng)過重新設計，集成了增材制造在設計自由度方面的優(yōu)勢猪瞬。

采用金屬增材制造方案需克服的下一個難題是針對特定應用采用合適的金屬合金憎瘸。在本案中，該部件原來使用的是標準合金鋼527M20撑螺，由于碳含量中等含思，通常不會用于金屬增材制造崎弃。更適合增材制造的合金鋼為316L不銹鋼甘晤，這種合金鋼的耐腐蝕性能較好，但預計在使用期間仍無法保證足夠的耐磨蝕和耐侵蝕性能饲做。

雷尼紹提出使用馬氏體時效合金鋼生產(chǎn)測試部件线婚。馬氏體時效鋼是一種時效硬化工具鋼，用途極為廣泛盆均；可對其進行熱處理塞弊，通過調(diào)節(jié)工藝溫度可獲得適合特定應用要求的材料特性。

這是該類型鋼在礦山開采領域的第一次測試和應用依堆，因此在滑動外殼加工完成后對其進行了熱處理耘炭，以確保達到最大硬度。

結(jié)果04

Wassara將其組裝到完整的潛孔錘上驮荚，在標準采掘條件下測試使用蔼紫，在選定巖面上鉆鑿典型的長通道孔。隨后對潛孔錘進行常規(guī)目視檢查和維護兆送。與傳統(tǒng)外殼相比恒焕，增材制造的滑動外殼并未出現(xiàn)任何斑蝕跡象，且磨損程度很小棺距。接著又重新組裝潛孔錘余二，繼續(xù)進行更多的鉆鑿作業(yè)圃匙。

完成上述后，Wassara對增材制造的滑動外殼進行第二次檢查秕肌，發(fā)現(xiàn)確實出現(xiàn)了一些磨損跡象炎蹬，但除此外，部件表面并沒有出現(xiàn)斑蝕（導致設備故障的第二大常見原因）范咨。隨后又進行第三次鉆鑿測試故觅，持續(xù)時間遠遠超出正常的潛孔錘工作周期，以期盡可能確定是否會出現(xiàn)斑蝕跡象渠啊，但實際上仍未出現(xiàn)任何斑蝕情況输吏。與采用標準合金鋼制造的傳統(tǒng)滑動外殼相比，采用馬氏體時效鋼制造的增材部件具有卓越的潛在耐斑蝕性能替蛉。

利用增材制造技術制造的馬氏體時效鋼滑動外殼部件

測試之后的滑動外殼

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