PDC-nin termal aşınması və kobaltın çıxarılması

I. PDC-nin termal aşınması və kobaltın çıxarılması

PDC-nin yüksək təzyiqli sinterləmə prosesində kobalt almaz və almazın birbaşa birləşməsini təşviq etmək üçün katalizator rolunu oynayır və almaz təbəqəsini və volfram karbid matrisini bütöv edir, nəticədə PDC yüksək möhkəmlik və əla aşınma müqaviməti ilə neft yatağının geoloji qazması üçün uyğun olan kəsici dişlərə malikdir,

Almazların istilik müqaviməti olduqca məhduddur. Atmosfer təzyiqi altında almazın səthi təxminən 900 ℃ və ya daha yüksək temperaturda dəyişə bilər. İstifadə zamanı ənənəvi PDC-lər təxminən 750 ℃ temperaturda pisləşməyə meyllidirlər. Sərt və aşındırıcı qaya təbəqələrini qazarkən, PDC-lər sürtünmə istiliyinə görə bu temperatura asanlıqla çata bilər və ani temperatur (yəni, mikroskopik səviyyədə lokallaşdırılmış temperatur) kobaltın ərimə nöqtəsini (1495 ° C) çox keçərək daha yüksək ola bilər.

Təmiz almazla müqayisədə, kobaltın olması səbəbindən almaz daha aşağı temperaturda qrafitə çevrilir. Nəticədə almazın aşınması lokal sürtünmə istiliyindən yaranan qrafitləşmə nəticəsində yaranır. Bundan əlavə, kobaltın istilik genişlənmə əmsalı almazdan xeyli yüksəkdir, buna görə də qızdırma zamanı almaz taxılları arasındakı əlaqə kobaltın genişlənməsi ilə pozula bilər.

1983-cü ildə iki tədqiqatçı standart PDC almaz təbəqələrinin səthində almaz çıxarılması müalicəsi həyata keçirərək, PDC dişlərinin performansını əhəmiyyətli dərəcədə artırdı. Lakin bu ixtira layiq olduğu diqqəti görmədi. 2000-ci ildən sonra, PDC almaz təbəqələrini daha dərindən başa düşərək, qazma təchizatçıları bu texnologiyanı qaya qazmada istifadə olunan PDC dişlərinə tətbiq etməyə başladılar. Bu üsulla müalicə olunan dişlər əhəmiyyətli termal mexaniki aşınmaya malik yüksək aşındırıcı formasiyalar üçün uyğundur və adətən "de-kobaltlanmış" dişlər adlanır.

Sözdə "de-kobalt" PDC hazırlamaq üçün ənənəvi üsulla hazırlanır və sonra onun almaz təbəqəsinin səthi turşu aşındırma prosesi ilə kobalt fazasını çıxarmaq üçün güclü turşuya batırılır. Kobaltın çıxarılmasının dərinliyi təxminən 200 mikrona çata bilər.

İki eyni PDC dişində (onlardan biri almaz təbəqəsinin səthində kobaltın çıxarılması emalından keçmişdi) ağır yüklü aşınma testi aparılmışdır. 5000m qranit kəsildikdən sonra məlum oldu ki, kobaltdan təmizlənməmiş PDC-nin aşınma dərəcəsi kəskin şəkildə artmağa başlayıb. Bunun əksinə olaraq, kobaltdan təmizlənmiş PDC təxminən 15000 m süxur kəsərkən nisbətən sabit kəsmə sürətini saxladı.

2. PDC-nin aşkarlanması metodu

PDC dişlərini aşkar etmək üçün iki növ üsul var, yəni dağıdıcı sınaq və dağıdıcı olmayan sınaq.

1. Dağıdıcı sınaq

Bu testlər belə şəraitdə kəsici dişlərin işini qiymətləndirmək üçün quyu şəraitini mümkün qədər real şəkildə simulyasiya etmək məqsədi daşıyır. Dağıdıcı sınaqların iki əsas forması aşınma müqaviməti testləri və zərbə müqaviməti testləridir.

(1) Aşınma müqaviməti testi

PDC aşınma müqavimət testlərini həyata keçirmək üçün üç növ avadanlıq istifadə olunur:

A. Şaquli torna (VTL)

Sınaq zamanı əvvəlcə PDC bitini VTL tornasına bərkidin və PDC bitinin yanına qaya nümunəsi (adətən qranit) qoyun. Sonra qaya nümunəsini torna oxu ətrafında müəyyən bir sürətlə fırladın. PDC biti müəyyən bir dərinliyə malik qaya nümunəsinə kəsilir. Test üçün qranit istifadə edərkən, bu kəsmə dərinliyi ümumiyyətlə 1 mm-dən azdır. Bu test quru və ya yaş ola bilər. “Quru VTL sınağı”nda PDC biti süxuru kəsdikdə, soyutma tətbiq edilmir; yaranan bütün sürtünmə istilikləri PDC-yə daxil olur və almazın qrafitləşmə prosesini sürətləndirir. Bu sınaq üsulu yüksək qazma təzyiqi və ya yüksək fırlanma sürəti tələb edən şəraitdə PDC bitlərini qiymətləndirərkən əla nəticələr verir.

“Yaş VTL testi” sınaq zamanı PDC dişlərini su və ya hava ilə soyudaraq, orta istilik şəraitində PDC-nin ömrünü müəyyən edir. Buna görə də, bu testin əsas aşınma mənbəyi istilik faktoru deyil, qaya nümunəsinin üyüdülməsidir.

B, üfüqi torna

Bu sınaq qranitlə də aparılır və sınaq prinsipi əsasən VTL ilə eynidir. Test müddəti cəmi bir neçə dəqiqədir və qranit və PDC dişləri arasındakı termal şok çox məhduddur.

PDC dişli təchizatçıları tərəfindən istifadə edilən qranit test parametrləri fərqli olacaq. Məsələn, ABŞ-da Synthetic Corporation və DI Company tərəfindən istifadə edilən sınaq parametrləri tam olaraq eyni deyil, lakin onlar öz sınaqları üçün eyni qranit materialdan, çox az məsaməliliyə və 190MPa sıxılma gücünə malik qaba və orta dərəcəli polikristal maqmatik süxurdan istifadə edirlər.

C. Aşınma nisbətini ölçən alət

Göstərilən şərtlərdə, PDC-nin almaz təbəqəsi silisium karbid daşlama çarxını kəsmək üçün istifadə olunur və daşlama çarxının aşınma dərəcəsi ilə PDC-nin aşınma dərəcəsinin nisbəti aşınma nisbəti adlanan PDC-nin aşınma indeksi kimi qəbul edilir.

(2) Zərbə müqaviməti testi

Zərbə sınağı metodu PDC dişlərinin 15-25 dərəcə bucaq altında quraşdırılmasını və sonra PDC dişlərinin almaz təbəqəsini şaquli olaraq vurmaq üçün müəyyən hündürlükdən obyekti atmağı nəzərdə tutur. Düşən obyektin çəkisi və hündürlüyü sınaq dişinin məruz qaldığı zərbə enerjisi səviyyəsini göstərir və bu, tədricən 100 joule qədər arta bilər. Hər bir diş 3-7 dəfə təsirlənə bilər ki, daha sonra sınaqdan keçirilə bilməyəcək. Ümumiyyətlə, hər bir enerji səviyyəsində hər diş növündən ən azı 10 nümunə sınaqdan keçirilir. Dişlərin zərbəyə qarşı müqavimətində diapazon olduğundan, hər bir enerji səviyyəsində test nəticələri hər bir diş üçün zərbədən sonra almazın orta dağılma sahəsidir.

2. Qeyri-dağıdıcı sınaq

Ən çox istifadə edilən dağıdıcı olmayan sınaq texnikası (vizual və mikroskopik yoxlamadan başqa) ultrasəs skanıdır (Cscan).

C tarama texnologiyası kiçik qüsurları aşkarlaya və qüsurların yerini və ölçüsünü təyin edə bilər. Bu testi edərkən əvvəlcə PDC dişini su çəninə yerləşdirin və sonra ultrasəs zondla skan edin;

Bu məqalə yenidən nəşr olunur "Beynəlxalq Metal Emalı Şəbəkəsi"