Haus terma dan penyingkiran kobalt PDC

I. Haus terma dan penyingkiran kobalt PDC

Dalam proses pensinteran tekanan tinggi PDC, kobalt bertindak sebagai pemangkin untuk mempromosikan gabungan langsung berlian dan berlian, dan menjadikan lapisan berlian dan matriks karbida tungsten menjadi keseluruhan, menghasilkan gigi pemotongan PDC sesuai untuk penggerudian geologi medan minyak dengan keliatan tinggi dan rintangan haus yang sangat baik,

Rintangan haba berlian agak terhad. Di bawah tekanan atmosfera, permukaan berlian boleh berubah pada suhu sekitar 900 ℃ atau lebih tinggi. Semasa penggunaan, PDC tradisional cenderung merosot pada kira-kira 750 ℃. Apabila menggerudi melalui lapisan batuan yang keras dan kasar, PDC boleh mencapai suhu ini dengan mudah disebabkan oleh haba geseran, dan suhu serta-merta (iaitu, suhu setempat pada tahap mikroskopik) boleh menjadi lebih tinggi, jauh melebihi takat lebur kobalt (1495°C).

Berbanding dengan berlian tulen, kerana kehadiran kobalt, berlian bertukar kepada grafit pada suhu yang lebih rendah. Akibatnya, haus pada berlian disebabkan oleh grafitisasi yang terhasil daripada haba geseran setempat. Selain itu, pekali pengembangan haba kobalt adalah lebih tinggi daripada berlian, jadi semasa pemanasan, ikatan antara butiran berlian boleh terganggu oleh pengembangan kobalt.

Pada tahun 1983, dua penyelidik melakukan rawatan penyingkiran berlian pada permukaan lapisan berlian PDC standard, dengan ketara meningkatkan prestasi gigi PDC. Walau bagaimanapun, ciptaan ini tidak mendapat perhatian yang sepatutnya. Selepas tahun 2000 barulah, dengan pemahaman yang lebih mendalam tentang lapisan berlian PDC, pembekal gerudi mula menggunakan teknologi ini pada gigi PDC yang digunakan dalam penggerudian batu. Gigi yang dirawat dengan kaedah ini sesuai untuk pembentukan yang sangat kasar dengan haus mekanikal haba yang ketara dan biasanya dirujuk sebagai gigi "de-kobalted".

Apa yang dipanggil "de-kobalt" dibuat dengan cara tradisional untuk membuat PDC, dan kemudian permukaan lapisan berliannya direndam dalam asid kuat untuk mengeluarkan fasa kobalt melalui proses etsa asid. Kedalaman penyingkiran kobalt boleh mencapai kira-kira 200 mikron.

Ujian haus tugas berat telah dijalankan pada dua gigi PDC yang serupa (satu daripadanya telah menjalani rawatan penyingkiran kobalt pada permukaan lapisan berlian). Selepas memotong 5000m granit, didapati kadar haus PDC yang tidak dibuang kobalt mula meningkat dengan mendadak. Sebaliknya, PDC yang dibuang kobalt mengekalkan kelajuan pemotongan yang agak stabil semasa memotong kira-kira 15000m batu.

2. Kaedah pengesanan PDC

Terdapat dua jenis kaedah untuk mengesan gigi PDC iaitu ujian merosakkan dan ujian tidak merosakkan.

1. Ujian yang merosakkan

Ujian ini bertujuan untuk mensimulasikan keadaan lubang bawah serealistik mungkin untuk menilai prestasi memotong gigi di bawah keadaan sedemikian. Dua bentuk utama ujian merosakkan ialah ujian rintangan haus dan ujian rintangan hentaman.

(1) Ujian rintangan haus

Tiga jenis peralatan digunakan untuk melakukan ujian rintangan haus PDC:

A. Pelarik menegak (VTL)

Semasa ujian, mula-mula betulkan bit PDC pada mesin pelarik VTL dan letakkan sampel batu (biasanya granit) di sebelah bit PDC. Kemudian putar sampel batu di sekeliling paksi pelarik pada kelajuan tertentu. Bit PDC memotong sampel batu dengan kedalaman tertentu. Apabila menggunakan granit untuk ujian, kedalaman pemotongan ini biasanya kurang daripada 1 mm. Ujian ini boleh sama ada kering atau basah. Dalam "ujian VTL kering," apabila bit PDC memotong batu, tiada penyejukan digunakan; semua haba geseran yang dijana memasuki PDC, mempercepatkan proses grafisasi berlian. Kaedah ujian ini menghasilkan keputusan yang sangat baik apabila menilai bit PDC dalam keadaan yang memerlukan tekanan penggerudian tinggi atau kelajuan putaran tinggi.

"Ujian VTL basah" mengesan hayat PDC di bawah keadaan pemanasan sederhana dengan menyejukkan gigi PDC dengan air atau udara semasa ujian. Oleh itu, sumber haus utama ujian ini adalah pengisaran sampel batu dan bukannya faktor pemanasan.

B, pelarik mendatar

Ujian ini juga dijalankan dengan granit, dan prinsip ujian pada asasnya sama dengan VTL. Masa ujian hanya beberapa minit, dan kejutan haba antara granit dan gigi PDC adalah sangat terhad.

Parameter ujian granit yang digunakan oleh pembekal gear PDC akan berbeza-beza. Sebagai contoh, parameter ujian yang digunakan oleh Synthetic Corporation dan Syarikat DI di Amerika Syarikat tidak betul-betul sama, tetapi mereka menggunakan bahan granit yang sama untuk ujian mereka, batu igneus polihabluran gred kasar hingga sederhana dengan keliangan yang sangat sedikit dan kekuatan mampatan 190MPa.

C. Alat pengukur nisbah lelasan

Di bawah syarat yang ditetapkan, lapisan berlian PDC digunakan untuk memangkas roda pengisar silikon karbida, dan nisbah kadar haus roda pengisaran dan kadar haus PDC diambil sebagai indeks haus PDC, yang dipanggil nisbah haus.

(2) Ujian rintangan hentaman

Kaedah untuk ujian kesan melibatkan pemasangan gigi PDC pada sudut 15-25 darjah dan kemudian menjatuhkan objek dari ketinggian tertentu untuk memukul lapisan berlian pada gigi PDC secara menegak. Berat dan ketinggian objek yang jatuh menunjukkan tahap tenaga impak yang dialami oleh gigi ujian, yang boleh meningkat secara beransur-ansur sehingga 100 joule. Setiap gigi boleh dihentak 3-7 kali sehingga tidak dapat diuji lagi. Secara amnya, sekurang-kurangnya 10 sampel bagi setiap jenis gigi diuji pada setiap tahap tenaga. Memandangkan terdapat julat dalam rintangan gigi terhadap hentaman, keputusan ujian pada setiap tahap tenaga ialah purata kawasan spalling berlian selepas hentaman untuk setiap gigi.

2. Ujian tidak merosakkan

Teknik ujian tidak merosakkan yang paling banyak digunakan (selain daripada pemeriksaan visual dan mikroskopik) ialah pengimbasan ultrasonik (Cscan).

Teknologi pengimbasan C boleh mengesan kecacatan kecil dan menentukan lokasi dan saiz kecacatan. Apabila melakukan ujian ini, letakkan gigi PDC dahulu di dalam tangki air, dan kemudian imbas dengan probe ultrasonik;

Artikel ini dicetak semula daripada “Rangkaian Kerja Logam Antarabangsa“