I. Thermesch Verschleiss an Kobaltentfernung vu PDC
Am Héichdrock-Sinterprozess vu PDC handelt Kobalt als Katalysator fir déi direkt Kombinatioun vun Diamant an Diamant ze förderen, an d'Diamantschicht an d'Wolframcarbidmatrix zu engem Ganzen ze maachen, wat zu PDC-Schneidzänn féiert, déi fir geologesch Buerungen am Uelegfeld gëeegent sinn, mat héijer Zähegkeet an exzellenter Verschleißbeständegkeet.
D'Hëtztbeständegkeet vun Diamanten ass zimlech limitéiert. Ënner Atmosphärendrock kann d'Uewerfläch vum Diamant bei Temperaturen ëm 900℃ oder méi transforméieren. Wärend dem Gebrauch tendéieren traditionell PDCs bei ongeféier 750℃ ofzebauen. Beim Bueren duerch haart a abrasiv Gestengsschichten kënnen PDCs dës Temperatur duerch Reibungshëtzt liicht erreechen, an déi momentan Temperatur (d.h. lokaliséiert Temperatur op mikroskopeschem Niveau) kann nach méi héich sinn, a wäit iwwer dem Schmelzpunkt vu Kobalt (1495°C) leien.
Am Verglach mat purem Diamant, wéinst der Präsenz vu Kobalt, gëtt Diamant bei méi niddregen Temperaturen a Graphit ëmgewandelt. Dofir gëtt den Ofnotzung vum Diamant duerch d'Graphitiséierung verursaacht, déi duerch lokaliséiert Reibungshëtzt entsteet. Zousätzlech ass den thermeschen Ausdehnungskoeffizient vu Kobalt vill méi héich wéi dee vum Diamant, sou datt d'Bindung tëscht den Diamantkären beim Erhëtzen duerch d'Ausdehnung vu Kobalt ënnerbrach ka ginn.
Am Joer 1983 hunn zwee Fuerscher eng Diamantentfernungsbehandlung op der Uewerfläch vu Standard-PDC-Diamantschichten duerchgefouert, wat d'Leeschtung vun den PDC-Zänn däitlech verbessert huet. Dës Erfindung krut awer net déi Opmierksamkeet, déi se verdéngt huet. Eréischt no 2000 hunn d'Buerliwweranten, mat engem méi déiwe Verständnis vun de PDC-Diamantschichten, ugefaangen, dës Technologie op PDC-Zänn anzewenden, déi bei Fielsbuerungen benotzt ginn. Zänn, déi mat dëser Method behandelt goufen, si gëeegent fir héich abrasiv Formatiounen mat bedeitende thermesche mechanesche Verschleiung a ginn allgemeng als "entkobaltéiert" Zänn bezeechent.
De sougenannte "De-Kobalt" gëtt op déi traditionell Manéier fir PDC hierzestellen hiergestallt, an duerno gëtt d'Uewerfläch vun hirer Diamantschicht an eng staark Säure getippt fir d'Kobaltphase duerch de Säureätzprozess ze entfernen. D'Déift vun der Kobaltentfernung kann ongeféier 200 Mikrometer erreechen.
En Test vun der staarker Verschleissung gouf op zwou identesche PDC-Zänn duerchgefouert (vun deenen eng eng Kobalt-Entfernungsbehandlung op der Diamantschichtuewerfläch ënnergaangen ass). Nodeems 5000 m² Granit geschnidden gouf, gouf festgestallt, datt d'Verschleissquote vum net-kobalt-entfernten PDC staark zougeholl huet. Am Géigesaz dozou huet de kobalt-entfernten PDC eng relativ stabil Schnëttgeschwindegkeet behalen, während hien ongeféier 15000 m² Gestengs geschnidden huet.
2. Detektiounsmethod vum PDC
Et ginn zwou Zorte vu Methoden fir PDC-Zänn z'entdecken, nämlech destruktiv Tester an net-destruktiv Tester.
1. Zerstéierend Tester
Dës Tester sinn geduecht fir d'Konditiounen am Buerbuer sou realistesch wéi méiglech ze simuléieren, fir d'Leeschtung vun de Schnëttzänn ënner sou Bedéngungen ze evaluéieren. Déi zwou Haaptforme vun destruktiven Tester sinn Verschleißbeständegkeetstester an Schlagbeständegkeetstester.
(1) Verschleißbeständegkeetstest
Dräi Zorte vun Ausrüstung ginn benotzt fir PDC-Verschleißbeständegkeetstester duerchzeféieren:
A. Vertikal Dréibank (VTL)
Wärend dem Test gëtt als éischt d'PDC-Bir un der VTL-Dréibank befestegt an eng Gestengsprouf (normalerweis Granit) nieft d'PDC-Bir placéiert. Dann gëtt d'Gestengsprouf mat enger bestëmmter Geschwindegkeet ëm d'Dréibankachs gedréit. D'PDC-Bir schneit mat enger spezifescher Déift an d'Gestengsprouf. Wann Granit fir d'Tester benotzt gëtt, ass dës Schnëttdéift normalerweis manner wéi 1 mm. Dësen Test kann entweder dréchen oder naass sinn. Beim "dréchene VTL-Test" gëtt keng Ofkillung ugewannt, wann d'PDC-Bir duerch de Gestengs schneit; all déi generéiert Reibungshëtzt kënnt an de PDC eran, wouduerch de Graphitiséierungsprozess vum Diamant beschleunegt gëtt. Dës Testmethod liwwert exzellent Resultater bei der Evaluatioun vu PDC-Biren ënner Bedingungen, déi en héije Buerdrock oder eng héich Rotatiounsgeschwindegkeet erfuerderen.
Den "naasse VTL-Test" erkennt d'Liewensdauer vun engem PDC ënner mëttelméissegen Heizbedingungen, andeems d'Zänn vum PDC während dem Test mat Waasser oder Loft ofgekillt ginn. Dofir ass déi wichtegst Verschleissquell vun dësem Test d'Abrasioun vun der Gestengsprouf anstatt den Heizfaktor.
B, horizontal Dréibank
Dësen Test gëtt och mat Granit duerchgefouert, an de Prinzip vum Test ass am Fong datselwecht wéi VTL. D'Testzäit ass nëmmen e puer Minutten, an den Thermoschock tëscht Granit an PDC-Zänn ass ganz limitéiert.
D'Granit-Testparameter, déi vu PDC-Getriebelieferanten benotzt ginn, variéieren. Zum Beispill sinn d'Testparameter, déi vun der Synthetic Corporation an der DI Company an den USA benotzt ginn, net genau déiselwecht, awer si benotzen datselwecht Granitmaterial fir hir Tester, e grobt bis mëttelgrousst polykristallint magmatescht Gestengs mat ganz wéineg Porositéit an enger Drockfestigkeit vun 190 MPa.
C. Instrument fir d'Miessung vum Ofdreiwungsverhältnis
Ënner de spezifizéierte Konditioune gëtt d'Diamantschicht vum PDC benotzt fir d'Siliciumcarbid-Schleifscheif ze trimmen, an d'Verhältnes tëscht der Verschleißquote vum Schleifscheif an der Verschleißquote vum PDC gëtt als Verschleißindex vum PDC geholl, deen als Verschleißverhältnis bezeechent gëtt.
(2) Schlagfestigkeitstest
D'Method fir den Impaktest besteet doran, PDC-Zänn an engem Wénkel vun 15-25 Grad ze installéieren an dann en Objet vun enger bestëmmter Héicht erofzesetzen, fir d'Diamantschicht op den PDC-Zänn vertikal ze treffen. D'Gewiicht an d'Héicht vum falenden Objet weisen den Impaktenergieniveau un, deen den Testzänn erlieft, deen no an no bis zu 100 Joule eropgoe kann. All Zänn kann 3-7 Mol getraff ginn, bis en net méi weider getest ka ginn. Am Allgemengen ginn op d'mannst 10 Prouwe vun all Zänntyp op all Energieniveau getest. Well et e Beräich an der Widderstandsfäegkeet vun den Zänn géint Impakt gëtt, sinn d'Testergebnisse op all Energieniveau déi duerchschnëttlech Fläch vum Diamantsplackéiere nom Impakt fir all Zänn.
2. Net-destruktiv Tester
Déi am meeschte verbreet net-destruktiv Testtechnik (ausser visueller an mikroskopescher Inspektioun) ass Ultraschallscanning (Cscan).
D'C-Scantechnologie kann kleng Defekter erkennen an d'Plaz an d'Gréisst vun de Defekter bestëmmen. Beim Test gëtt den PDC-Zänn als éischt an en Waassertank geluecht an duerno mat enger Ultraschallsonde gescannt;
Dësen Artikel ass nei opgedréckt vun "Internationalt Metallveraarbechtungsnetz„
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 21. Mäerz 2025
