接下来几天,林远和老何一头扎进了铸造车间。
第一个难点是合金配方。老何从库房里翻出几块不同牌号的硬质合金坯料,林远在车间角落里支了个小坩埚炉,把合金坯料熔了重新调配。老何蹲在旁边看他往坩埚里加钴粉,拿一根细铁棍慢慢搅着,火光映在两人脸上,忽明忽暗。
“YG8钴含量百分之八,硬度高但韧性差,大口径钻头用还行。我们的小口径钻头冲击更集中,得把钴含量提到百分之十到十二。”林远把搅匀的合金液倒进模具里,冷却后取出来,拿锉刀在表面划了一下,锉刀打滑,只留下一道浅痕,“硬度够了。明天拿去打一下现场,看看韧性怎么样。”
老何推了推眼镜,拿卡尺量了量试块的尺寸,在笔记本上记了一笔。“钴含量百分之十,硬度HRC六十二,待现场测试。”
第二个难点是刀片几何角度。林远在砂轮机上把合金刀片磨成楔形,前角取了负六度。老何站在旁边看他磨,砂轮火花四溅,合金刀片的刃口在火花中一点点成型。林远把磨好的刀片举到灯光下看了看刃口,拿手指在刃口上轻轻抹了一下。
“负前角的刃口,切削效率比正前角低,但抗冲击能力强得多。蒸汽机有的是扭矩,效率低一点不怕,怕的是崩刃。这个角度碰上石英砂岩的裂隙,应力不会集中在刃口根部。”
老何接过刀片看了半天,推了推眼镜。“这个角度——大型钻机上从来没人用过。他们都用正前角,靠转速切削。”
“大型钻机转速高,正前角切削效率高。蒸汽机转速低,扭矩大,负前角靠犁开岩石,原理不一样。不能照搬大型钻机的设计。”
第三个难点是焊接。合金刀片和钢质钻头体热膨胀系数不一样,焊接应力控制不好,钻头一用就脱焊。林远采用了铜基钎焊,在钎料里加了少量镍粉提高润湿性。他把钻头体固定在台钳上,拿焊枪把钎料加热到暗红色,均匀地涂在焊缝上,然后把合金刀片压上去,保持压力等钎料冷却。焊完后用石棉布把整个钻头包裹起来,搁在炉子旁边缓慢冷却。
“石棉布保温,让焊缝慢慢冷,焊接应力就小了。”林远拍了拍手上的灰,“明天早上拆开看,焊缝没有裂纹就能拿去试。”
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