Trong số các nguyên nhân dẫn đến sự thất bại cơ học của thiết bị khai khoáng, sự phá hủy do nhiệt độ thường bị giới thợ mỏ bỏ qua do chúng diễn ra ở cấp độ vi mô. Khi tìm hiểu về Nguyên nhân máy khoan đá XCMG bị gãy mũi và hướng dẫn phòng tránh hiệu quả, chúng ta không thể chỉ đổ lỗi cho lực va đập vật lý. Thay vào đó, cần phải soi chiếu dưới lăng kính của Nhiệt động lực học (Thermodynamics) và hiện tượng mỏi nhiệt (Thermal Fatigue) tàn phá cấu trúc hợp kim Tungsten Carbide (Cacbua Vonfram) của mũi khoan. Khi mũi khoan xoay và đập với tần số 60Hz vào nền đá cứng như Granite hay Basalt, ma sát khô sinh ra một lượng nhiệt năng khổng lồ, khiến nhiệt độ tại bề mặt tiếp xúc có thể tức thời vượt ngưỡng 800°C.

Tại mức nhiệt độ cực đoan này, sự giãn nở nhiệt (Thermal Expansion) bắt đầu diễn ra không đồng đều giữa các hạt Cacbua Vonfram siêu cứng và chất nền kết dính Cobalt (Cobalt Binder). Cacbua Vonfram có hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn rất nhiều so với Cobalt. Khi khối mũi khoan nóng lên, lớp Cobalt có xu hướng phình ra mạnh hơn, tạo ra những ứng suất kéo (Tensile Stress) giằng xé ngay tại ranh giới hạt (Grain Boundaries) của mạng tinh thể. Nếu hệ thống xả phoi bằng nước (Water Flushing) hoạt động không ổn định – lúc có lúc không – một thảm họa luyện kim sẽ chính thức bắt đầu. Việc dòng nước lạnh đột ngột xối vào khối hợp kim đang đỏ rực sẽ tạo ra hiện tượng tôi nhiệt mất kiểm soát (Thermal Quenching). Bề mặt mũi khoan co lại đột ngột trong khi lõi bên trong vẫn đang giãn nở, tạo ra một dải gradient nhiệt độ dốc đứng (Steep Temperature Gradient).

Chính sự co rút không đồng bộ này sinh ra hiện tượng "nứt mạng nhện" (Craze Cracking) hay còn gọi là nứt do sốc nhiệt (Thermal Shock Cracks). Những vết nứt tế vi này ban đầu chỉ dài vài micromet, hoàn toàn tàng hình trước mắt thường. Nhưng dưới tác động của hàng triệu nhát búa đập tiếp theo, các vết nứt này đóng vai trò như những điểm tập trung ứng suất (Stress Concentrators), nhanh chóng lan rộng và khoét sâu vào lõi thép của thân mũi khoan. Cuối cùng, chỉ cần một lực vặn xoắn nhẹ khi mũi khoan hơi kẹt vào vách đá, toàn bộ cấu trúc sẽ bị bẻ gãy gập.

Để triệt tiêu hoàn toàn rủi ro gãy mũi do sốc nhiệt, quy trình vận hành tiêu chuẩn bắt buộc kỹ thuật viên phải duy trì một lưu lượng nước/khí xả làm mát tuyệt đối ổn định và liên tục (Continuous Coolant Flow) trong suốt quá trình khoan. Nếu phát hiện hệ thống xả phoi bị tắc, thợ máy phải lập tức dừng lực đập (Percussion Off), nhưng tuyệt đối không được tắt hệ thống xoay và phải giữ nguyên mũi khoan dưới đáy lỗ để nó nguội đi từ từ một cách tự nhiên nhờ sự truyền nhiệt vào khối đá xung quanh. Việc nhấc mũi khoan đang đỏ rực lên mặt đất để tiếp xúc với gió lạnh mùa đông cũng là một hành động "tự sát" luyện kim. Hiểu thấu đáo về ứng suất nhiệt không chỉ cứu được những chiếc mũi khoan đắt đỏ, mà còn giúp bảo vệ toàn bộ hệ thống chuỗi cần truyền động khỏi những rung chấn phản hồi chết người.

Tham khảo: https://mayxucxcmg.com.vn/nguyen-nhan-may-khoan-da-xcmg-bi-gay-mui/