Las varillas de perforación cónicas son accionadas por pequeñas perforadoras neumáticas o hidráulicas, junto con brocas cónicas , para realizar perforaciones poco profundas. Se utilizan comúnmente en industrias como la minería, la construcción de túneles, la extracción de áridos y la construcción.
Los métodos de tratamiento térmico para varillas de perforación cónicas incluyen tratamiento térmico de carburación e inducción de alta frecuencia.
1. Inducción de alta frecuencia
La inducción de alta frecuencia es un método para calentar y enfriar la superficie de la materia prima mediante corriente de alta frecuencia, obteniendo así una capa superficial endurecida. Este tratamiento térmico solo fortalece la superficie hasta cierta profundidad, mientras que el núcleo conserva en gran medida su estructura y propiedades previas al tratamiento. El proceso de calentamiento por inducción de alta frecuencia suele completarse en tan solo unos segundos, lo que reduce significativamente la deformación por temple y el consumo de energía. La inducción de alta frecuencia es adecuada para diversos aceros estructurales.
El proceso consiste en precalentar primero la materia prima, luego calentar su superficie con corriente de alta frecuencia hasta la temperatura de temple, y luego enfriarla rápidamente para formar una capa superficial endurecida. A continuación, se realiza un recocido para eliminar la tensión de temple y mantener el rendimiento general de la materia prima. Finalmente, se realiza el revenido, que ajusta aún más la dureza y mejora la tenacidad de la materia prima.
En general, solo el vástago y el extremo cónico de la varilla de perforación cónica se someten a inducción de alta frecuencia, lo que aumenta la resistencia de ambos extremos, mientras que el cuerpo de la varilla conserva su tenacidad original. Este tipo de varilla de perforación cónica es más flexible y adecuada para geología blanda y capas de roca superficial y suelta. En ciertas condiciones, las varillas de perforación cónicas endurecidas por inducción de alta frecuencia resultan más económicas.
2. Tratamiento térmico de carburación
La varilla de perforación cónica carburizada suele estar hecha de acero aleado con bajo contenido de carbono (menos del 0.25%). Este proceso aumenta principalmente el contenido de carbono en la superficie y en la superficie del núcleo de la varilla mediante un tratamiento térmico químico, creando un gradiente de concentración de carbono desde la superficie hacia el interior con un cierto espesor. Mediante el temple y el revenido, la capa superficial de la varilla alcanza una alta dureza y resistencia al desgaste, mientras que la parte central conserva la tenacidad y plasticidad del acero con bajo contenido de carbono.
El proceso de carburación consiste en introducir la materia prima en un horno de carburación, calentarla a unos 900-920 °C y mantenerla durante un tiempo suficiente, permitiendo que los átomos de carbono activo descompuestos del medio de carburación penetren en la capa superficial de la materia prima.
Las varillas de perforación cónicas carburizadas reciben una capa de endurecimiento superficial tanto externa como internamente ( orificio de lavado ), lo que proporciona rigidez y resistencia superficial a toda la varilla. Este tipo de varillas de perforación cónicas presenta una mayor resistencia a la flexión y puede transmitir mayores cargas de torsión y tensión en condiciones exigentes. El proceso de carburización también prolonga la vida útil y proporciona resistencia a la corrosión, lo que hace que la varilla de perforación cónica carburizada sea adecuada para diversas condiciones geológicas complejas, especialmente en perforaciones subterráneas o de túneles.
Las barras de perforación cónicas templadas por inducción de alta frecuencia son más económicas y se pueden utilizar para perforar en capas de roca más blandas o sueltas. Si las condiciones geológicas son complejas y requieren alta dureza y resistencia al desgaste en las barras de perforación cónicas, las barras de perforación cónicas carburizadas ofrecen un rendimiento mucho mejor.
