Termyske slijtage en kobaltferwidering fan PDC

I. Termyske slijtage en kobaltferwidering fan PDC

Yn it hege druk sinterproses fan PDC fungearret kobalt as in katalysator om de direkte kombinaasje fan diamant en diamant te befoarderjen, en de diamantlaach en wolfraamkarbidmatrix ien gehiel te meitsjen, wat resulteart yn PDC-snijtosken dy't geskikt binne foar geologyske boarjen yn oaljefjilden mei hege taaiens en poerbêste wearzebestindigens,

De waarmtebestriding fan diamanten is frij beheind. Under atmosfearyske druk kin it oerflak fan diamant transformearje by temperatueren om de 900 ℃ of heger. Tidens gebrûk hawwe tradisjonele PDC's de neiging om te degradearjen by sawat 750 ℃. By it boarjen troch hurde en abrasive rotslagen kinne PDC's dizze temperatuer maklik berikke troch wriuwingwaarmte, en de direkte temperatuer (d.w.s. lokale temperatuer op mikroskopysk nivo) kin noch heger wêze, fier boppe it smeltpunt fan kobalt (1495 °C).

Yn ferliking mei suvere diamant, troch de oanwêzigens fan kobalt, wurdt diamant by legere temperatueren omset yn grafyt. Dêrtroch wurdt slijtage oan diamant feroarsake troch de grafitisaasje dy't ûntstiet troch lokale wriuwingwaarmte. Derneist is de termyske útwreidingskoëffisjint fan kobalt folle heger as dy fan diamant, sadat by it ferwaarmjen de ferbining tusken diamantkorrels fersteurd wurde kin troch de útwreiding fan kobalt.

Yn 1983 fierden twa ûndersikers in diamantferwideringsbehanneling út op it oerflak fan standert PDC-diamantlagen, wat de prestaasjes fan PDC-tosken signifikant ferbettere. Dizze útfining krige lykwols net de oandacht dy't it fertsjinne. It wie pas nei 2000 dat, mei in djipper begryp fan PDC-diamantlagen, leveransiers fan boarren dizze technology begûnen ta te passen op PDC-tosken dy't brûkt waarden by rotsboarjen. Tosken behannele mei dizze metoade binne geskikt foar tige abrasive formaasjes mei wichtige termyske meganyske slijtage en wurde faak oantsjut as "de-kobalt" tosken.

De saneamde "de-kobalt" wurdt makke op 'e tradisjonele manier om PDC te meitsjen, en dan wurdt it oerflak fan syn diamantlaach ûnderdompele yn sterk soer om de kobaltfaze te ferwiderjen troch it soere etsproses. De djipte fan kobaltferwidering kin sawat 200 mikron berikke.

In swiere slijtagetest waard útfierd op twa identike PDC-tosken (ien dêrfan hie in behanneling foar kobaltferwidering ûndergien op it oerflak fan 'e diamantlaach). Nei it snijen fan 5000 m² granyt waard fûn dat de slijtagesnelheid fan 'e net-kobaltferwidere PDC skerp begon te tanimmen. Yn tsjinstelling dêrmei behâlde de kobaltferwidere PDC in relatyf stabile snijsnelheid by it snijen fan sawat 15000 m² rots.

2. Deteksjemetoade fan PDC

Der binne twa soarten metoaden om PDC-tosken te detektearjen, nammentlik destruktive testen en net-destruktive testen.

1. Destruktive testen

Dizze testen binne bedoeld om de omstannichheden yn it boarhol sa realistysk mooglik te simulearjen om de prestaasjes fan snijtanden ûnder sokke omstannichheden te evaluearjen. De twa wichtichste foarmen fan destruktive testen binne wearbestindigenstests en ympaktbestindigenstests.

(1) Slijtvastheidstest

Trije soarten apparatuer wurde brûkt om PDC-wearresistinsjetests út te fieren:

A. Fertikale draaibank (VTL)

Tidens de test, befestigje earst de PDC-boarne oan 'e VTL-draaibank en pleats in rotsmonster (meastal granyt) neist de PDC-boarne. Draaie dan it rotsmonster om 'e draaibankas mei in bepaalde snelheid. De PDC-boarne snijt yn 'e rotsmonster mei in spesifike djipte. By it brûken fan granyt foar testen is dizze snijdjipte oer it algemien minder as 1 mm. Dizze test kin droech of wiet wêze. By "droege VTL-testen", as de PDC-boarne troch de rots snijt, wurdt gjin koeling tapast; alle generearre wriuwingwarmte komt yn 'e PDC, wêrtroch it grafitisaasjeproses fan 'e diamant fersnelt. Dizze testmetoade jout poerbêste resultaten by it evaluearjen fan PDC-boarnen ûnder omstannichheden dy't hege boardruk of hege rotaasjesnelheid fereaskje.

De "wiete VTL-test" detektearret de libbensdoer fan PDC ûnder matige ferwaarmingsomstannichheden troch de PDC-tosken te koelen mei wetter of loft tidens it testen. Dêrom is de wichtichste slijtageboarne fan dizze test it slypjen fan it rotsmonster ynstee fan de ferwaarmingsfaktor.

B, horizontale draaibank

Dizze test wurdt ek útfierd mei granyt, en it prinsipe fan 'e test is yn prinsipe itselde as VTL. De testtiid is mar in pear minuten, en de termyske skok tusken granyt en PDC-tosken is tige beheind.

De granyttestparameters dy't brûkt wurde troch leveransiers fan PDC-gear sille ferskille. Bygelyks, de testparameters dy't brûkt wurde troch Synthetic Corporation en DI Company yn 'e Feriene Steaten binne net krekt itselde, mar se brûke itselde granytmateriaal foar har testen, in rûge oant middelgrutte polykristallijne stollingsgesteente mei heul lege porositeit en in druksterkte fan 190 MPa.

C. Instrument foar it mjitten fan slijtferhâlding

Under de oantsjutte omstannichheden wurdt de diamantlaach fan PDC brûkt om it silisiumkarbide slypwiel te trimmen, en de ferhâlding fan 'e slijtagesnelheid fan it slypwiel en de slijtagesnelheid fan PDC wurdt nommen as de slijtage-yndeks fan PDC, dy't de slijtageferhâlding neamd wurdt.

(2) Test foar ynfloedresistinsje

De metoade foar ynfloedstest omfettet it ynstallearjen fan PDC-tosken ûnder in hoeke fan 15-25 graden en dan in objekt fan in bepaalde hichte falle litte om de diamantlaach op 'e PDC-tosken fertikaal te reitsjen. It gewicht en de hichte fan it fallende objekt jouwe it nivo fan ynfloedsenerzjy oan dat de testtosk ûnderfynt, dat stadichoan kin tanimme oant 100 joule. Elke tosk kin 3-7 kear rekke wurde oant it net fierder test wurde kin. Yn 't algemien wurde teminsten 10 samples fan elk type tosk op elk enerzjynivo test. Om't der in ferskil is yn 'e wjerstân fan tosken tsjin ynfloed, binne de testresultaten op elk enerzjynivo it gemiddelde gebiet fan diamantôfspjalting nei ynfloed foar elke tosk.

2. Net-destruktive testen

De meast brûkte net-destruktive testtechnyk (útsein fisuele en mikroskopyske ynspeksje) is ultrasone scannen (Cscan).

C-scantechnology kin lytse defekten opspoare en de lokaasje en grutte fan defekten bepale. By it útfieren fan dizze test, pleats earst de PDC-tosk yn in wettertank, en scan dan mei in ultrasone sonde;

Dit artikel is opnij printe fan "Ynternasjonaal Metaalbewurkingsnetwurk"