Termisk slid og fjernelse af kobolt af PDC

I. Termisk slid og fjernelse af kobolt af PDC

I sintringsprocessen for højtryk af PDC fungerer kobolt som en katalysator for at fremme den direkte kombination af diamant og diamant, og få diamantlaget og wolframcarbidmatrixen til at blive en hel

Diamonds varmemodstand er ret begrænset. Under atmosfærisk tryk kan diamantens overflade transformere ved temperaturer omkring 900 ℃ eller højere. Under brug har traditionelle PDC'er en tendens til at nedbrydes ved ca. 750 ℃. Når man borer gennem hårde og slibende klippelag, kan PDC'er let nå denne temperatur på grund af friktionsvarme, og den øjeblikkelige temperatur (dvs. lokaliseret temperatur på mikroskopisk niveau) kan være endnu højere, hvilket langt overstiger smeltepunktet for kobolt (1495 ° C).

Sammenlignet med ren diamant på grund af tilstedeværelsen af ​​kobolt konverterer Diamond til grafit ved lavere temperaturer. Som et resultat er slid på diamant forårsaget af grafitiseringen som følge af lokal friktionsvarme. Derudover er den termiske ekspansionskoefficient for kobolt meget højere end diamant, så under opvarmning kan bindingen mellem diamantkorn forstyrres ved udvidelse af kobolt.

I 1983 udførte to forskere diamantfjernelsesbehandling på overfladen af ​​standard PDC -diamantlag, hvilket markant forbedrede ydelsen af ​​PDC -tænder. Denne opfindelse fik imidlertid ikke den opmærksomhed, den fortjente. Det var først efter 2000, at boreleverandører med en dybere forståelse af PDC -diamantlag begyndte at anvende denne teknologi på PDC -tænder, der blev brugt i stenboring. Tænder behandlet med denne metode er egnede til stærkt slibende formationer med signifikant termisk mekanisk slid og omtales ofte som ”de-koboltede” tænder.

Den såkaldte "de-kobolt" fremstilles på den traditionelle måde til at fremstille PDC, og derefter er overfladen af ​​dets diamantlag nedsænket i stærk syre for at fjerne koboltfasen gennem syre-ætsningsprocessen. Dybden af ​​fjernelse af kobolt kan nå ca. 200 mikron.

En kraftig slidprøve blev udført på to identiske PDC-tænder (hvoraf den ene havde gennemgået behandling af koboltfjernelsesbehandling på diamantlagsoverfladen). Efter at have skåret 5000 m granit blev det fundet, at slidhastigheden for den ikke-kobolt-fjernede PDC begyndte at stige kraftigt. I modsætning hertil opretholdt den kobolt-fjernede PDC en relativt stabil skærehastighed, mens den skar ca. 15000 m Rock.

2. Detektionsmetode for PDC

Der er to slags metoder til at detektere PDC-tænder, nemlig destruktiv test og ikke-destruktiv test.

1. destruktiv test

Disse tests er beregnet til at simulere forhold i borehullet så realistisk som muligt for at evaluere ydeevnen for at skære tænder under sådanne forhold. De to hovedformer for destruktiv test er slidstyrkeforsøg og påvirkningsmodstandstest.

(1) Slidbestandighedstest

Tre typer udstyr bruges til at udføre PDC -slidstyrkeforsøg:

A. Lodret drejebænk (VTL)

Under testen skal du først rette PDC -biten til VTL -drejebænken og placere en klippeprøve (normalt granit) ved siden af ​​PDC -bit. Drej derefter klippeprøven omkring drejebænkaksen med en bestemt hastighed. PDC -biten skærer i klippeprøven med en bestemt dybde. Når man bruger granit til test, er denne skæredeybning generelt mindre end 1 mm. Denne test kan være enten tør eller våd. Ved "tør VTL -test", når PDC -biten skærer gennem klippen, anvendes der ingen afkøling; Al den genererede friktionsvarme kommer ind i PDC og accelererer diamantens grafitiseringsproces. Denne testmetode giver fremragende resultater, når man evaluerer PDC -bits under betingelser, der kræver højt boretryk eller høj rotationshastighed.

Den "våde VTL -test" registrerer PDC's liv under moderate opvarmningsbetingelser ved at afkøle PDC -tænderne med vand eller luft under test. Derfor er den vigtigste slidkilde til denne test slibning af stenprøven snarere end opvarmningsfaktoren.

B, vandret drejebænk

Denne test udføres også med granit, og testprincippet er dybest set det samme som VTL. Testtiden er kun få minutter, og det termiske stød mellem granit og PDC -tænder er meget begrænset.

Granittestparametrene, der bruges af PDC -gearleverandører, varierer. For eksempel er testparametrene, der anvendes af Synthetic Corporation og DI Company i USA, ikke nøjagtigt de samme, men de bruger det samme granitmateriale til deres test, en grov til mellemklasse polykrystallinsk stødig klippe med meget lidt porøsitet og en komprimerende styrke på 190MPa.

C. Slidforhold Målingsinstrument

Under de specificerede betingelser bruges diamantlaget af PDC til at trimme siliciumcarbidslibningshjul, og forholdet mellem slidhastigheden for slibevjælen og slidhastigheden for PDC tages som slidindeks for PDC, der kaldes slidforhold.

(2) Impact Resistance Test

Fremgangsmåden til påvirkningstest involverer installation af PDC-tænder i en vinkel på 15-25 grader og derefter taber et objekt fra en bestemt højde for at ramme diamantlaget på PDC-tænderne lodret. Vægten og højden af ​​det faldende objekt indikerer den påvirkningsenerginiveau, der opleves af testtanden, som gradvist kan øges op til 100 Joules. Hver tand kan påvirkes 3-7 gange, indtil den ikke kan testes yderligere. Generelt testes mindst 10 prøver af hver type tand på hvert energiniveau. Da der er en rækkevidde i tændernes modstand mod påvirkning, er testresultaterne på hvert energiniveau det gennemsnitlige område af diamantspalling efter påvirkning for hver tand.

2. ikke-destruktiv test

Den mest anvendte ikke-destruktive testteknik (bortset fra visuel og mikroskopisk inspektion) er ultralydsscanning (CSCAN).

C -scanningsteknologi kan registrere små defekter og bestemme placeringen og størrelsen af ​​defekter. Når du udfører denne test, skal du første sted PDC -tand i en vandtank og derefter scanne med en ultralydssonde;

Denne artikel er genoptrykt fra “International Metalworking Network"