sm_banner

Новости

Фрезы для компактных поликристаллических алмазов (PDC)

Алмаз - самый твердый из известных материалов. Эта твердость дает ему превосходные свойства для резки любого другого материала. PDC чрезвычайно важен для бурения, потому что он объединяет крошечные недорогие искусственные алмазы в относительно большие сросшиеся массы случайно ориентированных кристаллов, которые могут быть сформированы в полезные формы, называемые алмазными столиками. Алмазные столы - это часть фрезы, которая контактирует с формацией. Помимо твердости, алмазные столы из PDC обладают важной характеристикой для фрез для сверл: они эффективно связываются с материалами из карбида вольфрама, которые можно припаять (прикрепить) к корпусам долот. Сами по себе алмазы не склеиваются друг с другом, и их нельзя скрепить пайкой.

Синтетический алмаз

Алмазная крошка обычно используется для описания крошечных зерен (≈0,00004 дюйма) синтетического алмаза, используемого в качестве основного сырья для резцов PDC. С точки зрения химикатов и свойств искусственный алмаз идентичен природному алмазу. Изготовление алмазной крошки включает в себя химически простой процесс: обычный уголь нагревают под чрезвычайно высоким давлением и температурой. Однако на практике сделать алмаз - дело непростое.

Отдельные кристаллы алмаза, содержащиеся в алмазной крошке, имеют разную ориентацию. Это делает материал прочным, острым и, благодаря твердости содержащегося в нем алмаза, чрезвычайно износостойким. Фактически, случайная структура связанного синтетического алмаза лучше проявляет себя при сдвиге, чем природные алмазы, потому что природные алмазы представляют собой кубические кристаллы, которые легко разрушаются по своим упорядоченным кристаллическим границам.

Однако алмазная крошка менее стабильна при высоких температурах, чем природный алмаз. Поскольку металлический катализатор, захваченный в зернистой структуре, имеет более высокую скорость теплового расширения, чем алмаз, дифференциальное расширение создает связи между алмазом и алмазом под действием сдвига и, если нагрузки достаточно высоки, вызывает разрушение. Если склеивание разрушается, алмазы быстро теряются, поэтому PDC теряет твердость и остроту и становится неэффективным. Чтобы предотвратить такое повреждение, резцы PDC должны должным образом охлаждаться во время сверления.

Алмазные столы

Для изготовления алмазного стола алмазную крошку спекают с карбидом вольфрама и металлической связкой, чтобы сформировать богатый алмазами слой. Они имеют форму пластины и должны быть как можно более толстыми, поскольку объем алмаза увеличивает срок службы. Алмазные столы самого высокого качества имеют толщину от ≈2 до 4 мм, а технологические достижения увеличат толщину алмазных столов. Подложки из карбида вольфрама обычно имеют высоту ≈0,5 дюйма и те же формы и размеры в поперечном сечении, что и алмазный стол. Две части, алмазный стол и подложка, составляют резак (рис. 4).

Придание PDC форм, пригодных для резки, включает помещение алмазной крошки вместе с ее подложкой в ​​сосуд высокого давления, а затем спекание при высоких температурах и давлении.

Нельзя допускать, чтобы резаки PDC превышали температуру 1382 ° F [750 ° C]. Избыточное нагревание приводит к быстрому износу, поскольку разное тепловое расширение связки и алмаза имеет тенденцию разрушать сросшиеся кристаллы алмазной крошки в алмазном столе. Прочность связи между алмазным столом и подложкой из карбида вольфрама также снижается из-за дифференциального теплового расширения.


Время публикации: апр-08-2021