Aste di perforazione affusolate sono azionati da piccoli trapani pneumatici o idraulici, in combinazione con conicità punta del trapano, per eseguire operazioni di perforazione poco profonde. Sono comunemente utilizzati in settori quali l'estrazione mineraria, la costruzione di gallerie, le cave e l'edilizia.
I metodi di trattamento termico per aste di perforazione coniche includono il trattamento termico di induzione ad alta frequenza e di cementazione.
1. Induzione ad alta frequenza
L'induzione ad alta frequenza è un metodo per riscaldare e raffreddare la superficie della materia prima mediante corrente ad alta frequenza per ottenere lo strato superficiale indurito. Questo metodo di trattamento termico Rafforza la superficie solo fino a una certa profondità, mentre il nucleo mantiene in gran parte la struttura e le proprietà del pretrattamento. Il processo di riscaldamento a induzione ad alta frequenza richiede in genere solo pochi secondi, riducendo così significativamente la deformazione da tempra e il consumo energetico. L'induzione ad alta frequenza è adatta a vari acciai strutturali.
Il processo prevede il preriscaldamento iniziale del materiale grezzo, il riscaldamento della sua superficie con corrente ad alta frequenza fino alla temperatura di tempra, seguito da un rapido raffreddamento per formare uno strato indurito in superficie. Viene quindi eseguita una ricottura per eliminare le sollecitazioni di tempra e mantenere le prestazioni complessive del materiale grezzo. Infine, il rinvenimento regola ulteriormente la durezza e migliora la tenacità del materiale grezzo.
In generale, solo il gambo e l'estremità conica dell'asta di perforazione conica subiscono l'induzione ad alta frequenza, aumentando la resistenza di entrambe le estremità, mentre il corpo dell'asta di perforazione conica mantiene la sua tenacità originale. Questo tipo di asta conica asta di perforazione è più flessibile e adatta a geologie più tenere e strati rocciosi superficiali e sciolti. In determinate condizioni, le aste di perforazione coniche temprate ad induzione ad alta frequenza risultano più economiche.
2. Trattamento termico di carburazione
L'asta di perforazione conica cementata è solitamente realizzata in materiale a basso tenore di carbonio lega di acciaio (con contenuto di carbonio inferiore allo 0.25%). Questo processo aumenta principalmente il contenuto di carbonio della superficie e della superficie del foro di carotaggio del corpo delle aste di perforazione coniche attraverso un trattamento termico chimico, creando un gradiente di concentrazione di carbonio dalla superficie verso l'interno di un certo spessore. Grazie alla tempra e al rinvenimento, lo strato superficiale delle aste di perforazione coniche raggiunge un'elevata durezza e resistenza all'usura, mentre la parte centrale mantiene la tenacità e la plasticità dell'acciaio a basso tenore di carbonio.
Il processo di carburazione consiste nel mettere la materia prima in un forno di carburazione, riscaldandola a circa 900-920 °C e mantenendola per un tempo sufficiente, consentendo agli atomi di carbonio attivo decomposti dal mezzo di carburazione di penetrare nello strato superficiale della materia prima.
Le aste di perforazione coniche cementate ricevono uno strato di durezza superficiale esternamente e internamente (Foro di scarico), che conferisce rigidità e resilienza superficiale all'intera asta di perforazione conica. Questo tipo di aste di perforazione coniche presenta una maggiore resistenza alla flessione e può trasmettere coppie e carichi di sollecitazione più elevati in condizioni difficili. Il processo di cementazione prolunga inoltre la durata a fatica e fornisce resistenza alla corrosione, rendendo l'asta di perforazione conica cementata adatta a diverse condizioni geologiche complesse, in particolare nelle perforazioni sotterranee o in galleria.
Le aste di perforazione coniche temprate ad induzione ad alta frequenza sono più economiche e possono essere scelte per la perforazione in strati rocciosi più teneri o sciolti. Se le condizioni geologiche sono complesse e richiedono elevata durezza e resistenza all'usura nelle aste di perforazione coniche, le aste di perforazione coniche cementate possono raggiungere prestazioni molto migliori.
