sm_banner

Новини

Поликристални диамантени компактни (PDC) фрези

Диамантът е най-твърдият познат материал. Тази твърдост му придава превъзходни свойства за рязане на всеки друг материал. PDC е изключително важен за сондажа, тъй като обединява евтини, изкуствени диаманти в сравнително големи, враснали маси от произволно ориентирани кристали, които могат да бъдат оформени в полезни форми, наречени диамантени маси. Диамантените маси са частта от фреза, която контактува с формация. Освен своята твърдост, диамантените маси PDC имат съществена характеристика за фрезите за свредла: Те ефективно се свързват с материали от волфрамов карбид, които могат да бъдат споявани (прикрепени) към телата на долотите. Диамантите сами по себе си няма да се свържат заедно, нито могат да бъдат прикрепени чрез спояване.

Синтетичен диамант

Диамантеният пясък обикновено се използва за описване на малки зърна (≈0,00004 инча) от синтетичен диамант, използван като ключова суровина за PDC фрези. По отношение на химикалите и свойствата, изкуственият диамант е идентичен с естествения диамант. Приготвянето на диамантен пясък включва химически прост процес: обикновеният въглерод се нагрява при изключително високо налягане и температура. На практика обаче направата на диамант далеч не е лесна.

Отделните диамантени кристали, съдържащи се в диамантения пясък, са разнообразно ориентирани. Това прави материала здрав, остър и поради твърдостта на съдържащия се диамант изключително устойчив на износване. Всъщност случайната структура, открита в свързания синтетичен диамант, се представя по-добре при срязване от естествените диаманти, тъй като естествените диаманти са кубични кристали, които лесно се счупват по техните подредени, кристални граници.

Диамантеният пясък е по-малко стабилен при високи температури от естествения диамант. Тъй като металният катализатор, захванат в пясъчната структура, има по-висока скорост на топлинно разширение от диаманта, диференциалното разширение поставя диамантените връзки под срязване и, ако натоварванията са достатъчно високи, причинява отказ. Ако облигациите се провалят, диамантите бързо се губят, така че PDC губи своята твърдост и острота и става неефективен. За да се предотврати такава повреда, PDC фрезите трябва да бъдат достатъчно охладени по време на пробиването.

Диамантени маси

За производството на диамантена маса, диамантеният пясък се синтерира с волфрамов карбид и метално свързващо вещество, за да образува богат на диаманти слой. Те са с форма на вафла и трябва да бъдат направени възможно най-дебели, тъй като обема на диамантите увеличава живота на износване. Най-качествените диамантени маси са ≈2 до 4 мм, а технологичният напредък ще увеличи дебелината на диамантените маси. Подложките от волфрамов карбид обикновено са високи ≈0,5 инча и имат същата форма и размери на напречното сечение като диамантената маса. Двете части, диамантена маса и подложка, съставляват фреза (фиг. 4).

Оформянето на PDC в полезни форми за фрези включва поставяне на диамантен пясък, заедно с неговия субстрат, в съд под налягане и след това синтероване при висока температура и налягане.

PDC фрезите не могат да надвишават температури от 1,382 ° F [750 ° C]. Прекомерната топлина води до бързо износване, тъй като диференциалното термично разширение между свързващото вещество и диаманта има тенденция да разрушава врастналите диамантени кристали в диамантената маса. Силите на свързване между диамантената маса и подложката от волфрамов карбид също са застрашени от диференциално топлинно разширение.


Време за публикуване: април-08-2021