PDC'nin termal aşınması ve kobalt çıkarılması

I. PDC'nin termal aşınması ve kobalt çıkarılması

PDC'nin yüksek basınçlı sinterleme sürecinde, kobalt, elmas ve elmasın doğrudan kombinasyonunu teşvik etmek için bir katalizör görevi görür ve elmas tabakası ve tungsten karbür matrisinin bir bütün olmasını sağlar ve PDC kesici dişleri yüksek sertlik ve mükemmel aşınma direnci ile petrol sahası jeolojik sondajına uygun hale getirir,

Elmaslar Isı direnci oldukça sınırlıdır. Atmosferik basınç altında, elmas yüzeyi 900 ℃ veya daha yüksek sıcaklıklarda dönüşebilir. Kullanım sırasında, geleneksel PDC'ler yaklaşık 750 ° 'de bozulma eğilimindedir. Sert ve aşındırıcı kaya tabakalarından delerken, PDC'ler sürtünme ısısı nedeniyle bu sıcaklığa kolayca ulaşabilir ve anlık sıcaklık (yani mikroskobik seviyede lokalize sıcaklık) daha da yüksek olabilir, kobaltın (1495 ° C) erime noktasını aşabilir.

Saf elmasla karşılaştırıldığında, kobalt varlığı nedeniyle elmas daha düşük sıcaklıklarda grafite dönüşür. Sonuç olarak, elmas üzerinde aşınma, lokalize sürtünme ısısından kaynaklanan grafitizasyondan kaynaklanır. Ek olarak, kobaltın termal genleşme katsayısı elmastan çok daha yüksektir, bu nedenle ısıtma sırasında elmas taneleri arasındaki bağ kobaltın genişlemesi ile bozulabilir.

1983 yılında, iki araştırmacı standart PDC elmas katmanlarının yüzeyinde elmas çıkarma tedavisi gerçekleştirdi ve PDC dişlerinin performansını önemli ölçüde artırdı. Ancak, bu buluş hak ettiği ilgiyi almadı. 2000 yılına kadar, PDC elmas katmanlarının daha derin bir anlayışıyla, matkap tedarikçileri bu teknolojiyi kaya sondajında ​​kullanılan PDC dişlere uygulamaya başladı. Bu yöntemle işlenen dişler, önemli termal mekanik aşınmaya sahip yüksek derecede aşındırıcı oluşumlar için uygundur ve yaygın olarak “sarkık” dişler olarak adlandırılır.

Sözde “de-cobalt”, PDC yapmak için geleneksel şekilde yapılır ve daha sonra elmas tabakasının yüzeyi, kobalt fazını asit aşındırma işleminden uzaklaştırmak için güçlü asit içine daldırılır. Kobalt çıkarma derinliği yaklaşık 200 mikron ulaşabilir.

İki özdeş PDC dişi üzerinde ağır hizmet tipi aşınma testi yapıldı (bunlardan biri elmas tabaka yüzeyinde kobalt çıkarma tedavisi gördü). 5000m granit kestikten sonra, kobalt kaldırılmayan PDC'nin aşınma oranının keskin bir şekilde artmaya başladığı bulunmuştur. Buna karşılık, kobalt tarafından kaldırılan PDC, yaklaşık 15000m kaya keserken nispeten kararlı bir kesme hızını korudu.

2. PDC'nin algılama yöntemi

PDC dişlerini tespit etmek için iki tür yöntem vardır, yani yıkıcı test ve tahribatsız test.

1. Yıkıcı test

Bu testler, bu tür koşullar altında diş kesme performansını değerlendirmek için mümkün olduğunca gerçekçi bir şekilde keçi koşullarını simüle etmeyi amaçlamaktadır. Yıkıcı testlerin iki ana şekli aşınma direnci testleri ve darbe direnci testleridir.

(1) Direnç testi aşınma

PDC aşınma direnci testleri yapmak için üç tip ekipman kullanılır:

A. Dikey Torna (VTL)

Test sırasında, önce PDC bitini VTL tornasına sabitleyin ve PDC bitinin yanına bir kaya örneği (genellikle granit) yerleştirin. Ardından, kaya örneğini torna ekseni etrafında belirli bir hızda döndürün. PDC biti, belirli bir derinliğe sahip kaya örneğini keser. Test için granit kullanılırken, bu kesme derinliği genellikle 1 mm'den azdır. Bu test kuru veya ıslak olabilir. “Kuru VTL Testi” nde, PDC bit kayadan kesildiğinde, soğutma uygulanmaz; Üretilen tüm sürtünme ısısı PDC'ye girer ve elmasın grafitizasyon işlemini hızlandırır. Bu test yöntemi, yüksek delme basıncı veya yüksek dönme hızı gerektiren koşullar altında PDC bitlerini değerlendirirken mükemmel sonuçlar verir.

“Islak VTL testi”, PDC dişlerini test sırasında su veya hava ile soğutarak orta derecede ısıtma koşulları altında PDC'nin ömrünü tespit eder. Bu nedenle, bu testin ana aşınma kaynağı, ısıtma faktörü yerine kaya örneğinin öğütülmesidir.

B, yatay torna

Bu test aynı zamanda granit ile gerçekleştirilir ve test prensibi temel olarak VTL ile aynıdır. Test süresi sadece birkaç dakikadır ve granit ve PDC dişleri arasındaki termal şok çok sınırlıdır.

PDC dişli tedarikçileri tarafından kullanılan granit test parametreleri değişecektir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde Sentetik Şirket ve DI Company tarafından kullanılan test parametreleri tam olarak aynı değildir, ancak testleri için aynı granit malzemeyi, çok az gözenekliliğe ve 190MPa'lık bir basınç mukavemetine sahip orta dereceli polikristalin magmatik kaya kullanırlar.

C. aşınma oranı ölçüm aleti

Belirtilen koşullar altında, PDC'nin elmas tabakası, silikon karbür taşlama tekerleğini düzeltmek için kullanılır ve taşlama tekerleğinin aşınma oranı ve PDC aşınma oranı, aşınma oranı olarak adlandırılan PDC aşınma endeksi olarak alınır.

(2) Etki Direnç Testi

Darbe testi yöntemi, PDC dişlerinin 15-25 derecelik bir açıya monte edilmesini ve daha sonra PDC dişlerine dikey olarak elmas katmanını vurmak için bir nesneyi belirli bir yükseklikten düşürmeyi içerir. Düşen nesnenin ağırlığı ve yüksekliği, test dişinin yaşadığı etki enerji seviyesini, yavaş yavaş 100 joule'ye kadar artırabilen etki enerjisi seviyesini gösterir. Her diş, daha fazla test edilemana kadar 3-7 kez etkilenebilir. Genellikle, her bir diş türünden en az 10 numune her bir enerji seviyesinde test edilir. Dişlerin etkiye dirençinde bir aralık olduğundan, her enerji seviyesindeki test sonuçları, her diş için etki sonrası ortalama elmas serpme alanıdır.

2. Tahribatsız test

En çok kullanılan tahribatsız test tekniği (görsel ve mikroskobik inceleme dışında) ultrasonik taramadır (CSCAN).

C Tarama teknolojisi küçük kusurları tespit edebilir ve kusurların yerini ve boyutunu belirleyebilir. Bu testi yaparken, PDC dişini bir su tankına yerleştirin ve ardından ultrasonik bir probla tarayın;

Bu makale “Uluslararası Metal İşleme Ağı"