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他的手很粗糙,指节上有老茧,是常年拿卡尺和锉刀磨出来的。“林远同志,久仰。你的压水井和蒸汽机图纸我都看过,设计得扎实。”
“何工客气了。这些钻头都试过了?”
“都试过了。”老何把工作台上的钻头一个一个指给林远看,“这个是加大重量的,打到一丈二崩了。这个是改变角度的,打到一丈崩了。这个淬火温度调高了三十度,打得更短,不到八尺就崩了。这个调低了三十度,刃口直接卷了。我们前后试了五六种方案,没一种能撑过一丈五的。”
林远拿起一个崩口的钻头,对着光线看了看断面。贝壳状断口,典型的脆性断裂。他把钻头翻过来看了看刃口根部的磨损痕迹——磨损不均匀,有一侧磨损明显更深,说明钻头在岩石裂隙处受力不均,局部应力集中导致了疲劳裂纹的快速扩展。
“蒸汽机输出的是低转速大扭矩,跟大型地质钻机完全不一样。”林远把钻头放回工作台上,“大型钻机转速高,钻头靠高速切削把岩石磨碎;蒸汽机转速低,钻头靠扭矩把岩石‘犁’开。在这种工况下,钻头不光要硬,还得韧——普通碳钢淬火后硬度够了,但韧性不够,碰上裂隙发育的岩层就扛不住反复冲击。”
“我们也想过换材料。”老何推了推眼镜,“但硬质合金都是给大型钻机配套的,个头大,转速高,合金配方和刀片角度都跟小型蒸汽机对不上。我们也联系过几家合金厂,人家说小批量的不接,模具费都划不来。”
“那就自己设计。合金配方可以根据岩样硬度重新调,刀片角度也得重新算——低转速高扭矩的工况,前角取负值,让钻头靠蒸汽机的扭矩把岩石‘犁’开,而不是靠冲击砸碎。焊接工艺用铜基钎焊,焊完后用石棉布包裹缓慢冷却,把焊接应力控制住。”
林远拿起那块石英砂岩岩样,在手里掂了掂,“何工,附近有没有正在作业的打井队?我想去现场看看岩层情况。”
“有。东郊那边有个打井队,正打到一个硬岩层,昨天刚换了新钻头,估计也撑不了几天。”老何把卡尺搁在工作台上,“我陪你去。”
唐厂长安排了一辆三轮摩托车,老何开着,林远坐在车斗里,一路颠簸着往东郊驶去。出了城,路两边全是水田,秧苗刚插下去不久,一行一行的,嫩绿嫩绿的。田埂上有小孩在放牛,牛低头啃草,小孩骑在牛背上吹着竹笛。
三轮摩托车在一条土路尽头停下来。打井队的井架子就立在一片荒坡上,几个队员正围着蒸汽机忙活。队长姓吴,四十出头,皮肤晒得黝黑,看见老何从车上跳下来,赶紧迎上来。
“何工!你可来了!昨天新换的钻头,今天打到一丈三就感觉不对劲了,震动比昨天大了不少,我怕是又要崩。”吴队长往林远这边看了一眼,“这位是——”
“部里派来的林远同志。蒸汽机就是他设计的。”老何介绍道。
吴队长愣了一下,随即两只手在工装上蹭了蹭,握住林远的手使劲摇了摇。“林远同志!你的蒸汽机可帮了我们大忙了,以前人力拉绳子,胳膊都拉断了也打不了这么深。就是这个钻头,碰上硬石头还是扛不住。”
“带我看看。”林远走到钻井旁边,蹲下来看了看井口翻上来的岩屑,又拿手摸了摸井架上的震动。吴队长让人把钻头提上来,林远接过钻头翻看了一下——刃口已经开始出现微小的疲劳裂纹,虽然还没崩,但再打下去迟早要裂。
他把钻头还给秦队长,走到旁边的岩壁前,这块岩壁是之前修路时炸开的断面,能清楚地看到岩层的层理和裂隙。他在岩壁前站了一会儿,拿锤子敲了几块不同位置的岩样,又蹲下来仔细看了看岩层之间的夹层。
“这儿的岩层不是单一的石英砂岩。”林远站起来,把手里的岩样递给老何,“你看,石英砂岩中间夹了好几层泥质页岩,页岩软,砂岩硬,钻头从软层打到硬层的时候受力突变,再加上裂隙发育,冲击力集中在刃口根部——普通碳钢扛不住这种交变应力。”
“所以不光是硬度的问题,还有韧性。”老何接过岩样翻了翻。
“对。硬质合金的配方要兼顾硬度和韧性,刀片角度也得针对这种软硬交替的岩层重新设计。”林远拍了拍手上的灰,“回厂里吧,何工。今天晚上我把初步方案画出来,明天开始试制。”
老何点了点头,把岩样装进帆布包里。吴队长在旁边听着,虽然有些术语听不太懂,但看林远蹲在岩壁前敲石头的架势就知道这年轻人是真懂行。他送两人上车的时候,低声跟老何说了句:“何工,这回怕是有戏。”老何看了他一眼,没说话,但嘴角微微弯了一下。
回到厂里已是傍晚。唐厂长听说林远要连夜画方案,赶紧让人把车间办公室的灯开到最亮,又让食堂留了两份晚饭。林远在工作台前坐下来,把从现场带回来的岩样和钻头摆在桌上,铺开空白图纸,拿起铅笔。
老何把这段时间试过的所有钻头数据和岩层硬度记录都摊在桌上。“林远同志,你刚才说的负前角楔形刃口——这个角度具体取多少?”
“负五到负八度之间,具体数值得根据合金配方和焊接强度再调整。”林远在图纸上画了个钻头尖部的剖面图,标出刃口角度和受力方向,“关键是让钻头靠蒸汽机的扭矩把岩石犁开,而不是砸碎。这样刃口受到的冲击力小,疲劳裂纹扩展得慢,钻头寿命才能上去。”
老何推了推眼镜,盯着图纸看了好一阵,然后拿笔在自己笔记本上记了几笔。“合金配方呢?硬度要到多少?”
“HRC六十以上,韧性要能承受反复冲击不崩口。具体配方明天去铸造车间试,先做几个不同钴含量的样品,拿到现场打一遍,哪个配方撑得最久就用哪个。”林远在图纸旁边写下几个合金配方的初步方案,又在每个方案后面标注了预估的硬度范围和焊接工艺参数。
窗外天色已经全黑了,车间里只有这盏灯还亮着。老何把茶杯往林远手边推了推,茶是唐厂长之前端来的,已经凉了。林远端起来喝了一口,继续画图。
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