I. Rimozione di usura termica e cobalto di PDC
Nel processo di sinterizzazione ad alta pressione di PDC, il cobalto funge da catalizzatore per promuovere la combinazione diretta di diamante e diamante e rendere lo strato di diamante e la matrice in carburo di tungsteno diventa un insieme, risultando in denti da taglio PDC adatti per la perforazione geologica con alta resistenza all'usura,
La resistenza al calore dei diamanti è piuttosto limitata. Sotto la pressione atmosferica, la superficie del diamante può trasformarsi a temperature di circa 900 ℃ o superiore. Durante l'uso, i PDC tradizionali tendono a degradarsi a circa 750 ℃. Durante la perforazione attraverso strati di roccia duri e abrasivi, i PDC possono facilmente raggiungere questa temperatura a causa del calore di attrito e la temperatura istantanea (cioè la temperatura localizzata a livello microscopico) può essere ancora più elevata, superando di gran lunga il punto di fusione del cobalto (1495 ° C).
Rispetto al diamante puro, a causa della presenza di cobalto, il diamante si converte in grafite a temperature più basse. Di conseguenza, l'usura sul diamante è causata dalla grafitizzazione risultante dal calore di attrito localizzato. Inoltre, il coefficiente di espansione termica del cobalto è molto più alto di quello del diamante, quindi durante il riscaldamento, il legame tra i grani di diamanti può essere interrotto dall'espansione del cobalto.
Nel 1983, due ricercatori hanno eseguito un trattamento di rimozione di diamanti sulla superficie degli strati di diamante PDC standard, migliorando significativamente le prestazioni dei denti PDC. Tuttavia, questa invenzione non ha ricevuto l'attenzione che meritava. Fu solo dopo il 2000 che, con una comprensione più profonda degli strati di diamante PDC, i fornitori di trapani iniziarono ad applicare questa tecnologia ai denti PDC utilizzati nella perforazione rocciosa. I denti trattati con questo metodo sono adatti a formazioni altamente abrasive con significativa usura meccanica termica e sono comunemente indicati come denti "de-cobald".
Il cosiddetto "de-cobalto" è realizzato nel modo tradizionale di produrre PDC, e quindi la superficie del suo strato di diamante è immersa in acido forte per rimuovere la fase di cobalto attraverso il processo di incisione acida. La profondità della rimozione del cobalto può raggiungere circa 200 micron.
È stato condotto un test di usura pesante su due denti PDC identici (uno dei quali aveva subito un trattamento di rimozione del cobalto sulla superficie dello strato di diamante). Dopo aver tagliato 5000 m di granito, si è scoperto che il tasso di usura del PDC non ricoverato al cobalto ha iniziato ad aumentare bruscamente. Al contrario, il PDC rimosso dal cobalto ha mantenuto una velocità di taglio relativamente stabile mentre tagliava circa 15000 m di roccia.
2. Metodo di rilevamento di PDC
Esistono due tipi di metodi per rilevare i denti PDC, vale a dire test distruttivi e test non distruttivi.
1. Test distruttivi
Questi test hanno lo scopo di simulare le condizioni di downlew il più realisticamente possibile per valutare le prestazioni del taglio dei denti in tali condizioni. Le due forme principali di test distruttivi sono i test di resistenza all'usura e i test di resistenza all'impatto.
(1) Test di resistenza all'usura
Vengono utilizzati tre tipi di attrezzature per eseguire test di resistenza all'usura PDC:
A. Tornio verticale (VTL)
Durante il test, prima fissa la punta del PDC sul tornio VTL e posiziona un campione di roccia (di solito granito) accanto al bit PDC. Quindi ruotare il campione di roccia attorno all'asse del tornio a una certa velocità. Il bit PDC taglia nel campione di roccia con una profondità specifica. Quando si utilizza il granito per il test, questa profondità di taglio è generalmente inferiore a 1 mm. Questo test può essere asciutto o bagnato. In "Dry VTL Test", quando il bit PDC taglia attraverso la roccia, non viene applicato alcun raffreddamento; Tutto il calore di attrito generato entra nel PDC, accelerando il processo di grafitizzazione del diamante. Questo metodo di test produce risultati eccellenti quando si valutano i bit PDC in condizioni che richiedono un'elevata pressione di perforazione o un'elevata velocità di rotazione.
Il "test VTL bagnato" rileva la vita del PDC in condizioni di riscaldamento moderate raffreddando i denti PDC con acqua o aria durante i test. Pertanto, la principale fonte di usura di questo test è la macinazione del campione di roccia piuttosto che il fattore di riscaldamento.
B, tornio orizzontale
Questo test viene anche eseguito con granito e il principio del test è sostanzialmente lo stesso di VTL. Il tempo di prova è di soli pochi minuti e lo shock termico tra granito e denti PDC è molto limitato.
I parametri di test in granito utilizzati dai fornitori di ingranaggi PDC varieranno. Ad esempio, i parametri di prova utilizzati da Syntetic Corporation e DA Company negli Stati Uniti non sono esattamente gli stessi, ma usano lo stesso materiale di granito per i loro test, una roccia ignea policristallina da grosso a medio grado con porosità molto ridotta e una resistenza a compressione di 190 MPA.
C. Strumento di misurazione del rapporto di abrasione
Nelle condizioni specificate, lo strato di diamante di PDC viene utilizzato per tagliare la ruota di macinazione in carburo di silicio e il rapporto tra la velocità di usura della ruota di macinazione e la velocità di usura di PDC viene preso come indice di usura di PDC, che si chiama rapporto di usura.
(2) Test di resistenza all'impatto
Il metodo per i test di impatto prevede l'installazione di denti PDC con un angolo di 15-25 gradi e quindi far cadere un oggetto da una certa altezza per colpire lo strato di diamante sul denti PDC in verticale. Il peso e l'altezza dell'oggetto cadente indicano il livello di energia di impatto sperimentato dal dente di prova, che può gradualmente aumentare fino a 100 joule. Ogni dente può essere influenzato 3-7 volte fino a quando non può essere ulteriormente testato. Generalmente, almeno 10 campioni di ciascun tipo di dente sono testati ad ogni livello di energia. Poiché esiste un intervallo nella resistenza dei denti all'impatto, i risultati del test ad ciascun livello di energia sono l'area media dello spalling dei diamanti dopo l'impatto per ciascun dente.
2. Test non distruttivi
La tecnica di test non distruttiva più utilizzata (diversa dall'ispezione visiva e microscopica) è la scansione ad ultrasuoni (CSCAN).
C La tecnologia di scansione può rilevare piccoli difetti e determinare la posizione e le dimensioni dei difetti. Quando si eseguono questo test, prima posizionare il dente PDC in un serbatoio dell'acqua, quindi scansionare con una sonda ad ultrasuoni;
Questo articolo è ristampato da "Network International Metalworking"
Tempo post: mar-21-2025
