Mod Kegagalan Biasa Mata Gerudi PDC dan Analisis Punca
Gambaran Keseluruhan Mata gerudi PDC (padat berlian polikristalin) perlombongan terdiri daripada badan mata gerudi, pemotong pemotong PDC dan karbida pelindung tolok. Kedua-dua pemotong PDC dan karbida pelindung tolok dipateri pada badan mata gerudi. Semasa penggerudian, tork dan daya turun dihantar dari pelantar melalui tali gerudi ke mata gerudi; pemecahan batuan dilakukan oleh pemotong PDC manakala karbida pelindung tolok melindungi badan mata gerudi di sekeliling lilitannya untuk memperlahankan haus. Oleh kerana keadaan tegasan pada permukaan mata gerudi sangat kompleks, pelbagai faktor — keadaan pembentukan, prosedur penggerudian dan pemilihan peralatan, kemahiran pengendali dan kawalan kualiti mata gerudi itu sendiri — boleh menjejaskan prestasi dan menghasilkan pelbagai mod kegagalan. Berdasarkan tinjauan lapangan dan analisis sistematik mata gerudi yang gagal, berikut meringkaskan jenis kegagalan utama dan puncanya.
I. Kegagalan Pemotong PDC Pemotong PDC merupakan elemen teras pemecah batu pada mata gerudi dan boleh gagal dalam beberapa cara:
Haus biasa Haus biasa ialah kehilangan bahan yang dijangkakan daripada pemotongan batu yang berpanjangan. Ia kelihatan sebagai haus kasar secara beransur-ansur pada meja berlian dan substrat karbida simen. Permukaan haus licin tanpa keretakan atau kemerosotan yang jelas dan dianggap sebagai haus akhir hayat yang boleh diterima.
Kehilangan pemotong (pelepasan penuh) Kehilangan pemotong merujuk kepada pemotong yang terpisah sepenuhnya daripada badan mata gergaji, meninggalkan poket pateri kosong dan menyebabkan kegagalan mata gergaji.
Punca utama
Kerosakan haba pada permukaan mata gerudi (pembakaran): Penggerudian kering atau laluan air mata gerudi yang tersumbat menghalang penyejukan yang mencukupi semasa pemotongan berkelajuan tinggi, lalu meningkatkan suhu pada permukaan mata gerudi dengan cepat. Jika suhu melebihi ambang lebur atau degradasi pengisi pateri, sambungan pateri gagal dan pemotong akan terkeluar.
Kawalan proses pematerian yang tidak mencukupi: Pra-pembersihan yang lemah, sambungan pematerian yang sejuk atau berliang, penyahgasan yang tidak betul atau masa rawatan haba/rendaman selepas pematerian yang tidak mencukupi, semuanya boleh mengurangkan kekuatan sambungan dan menyebabkan pemotong tercabut.
Langkah-langkah penanggulangan
Bahagian pengeluaran: kuatkuasakan kawalan proses yang ketat untuk pematerian — pastikan permukaan yang bersih, fillet pematerian yang betul dan rawatan haba pasca pematerian yang konsisten untuk menghasilkan sambungan yang teguh.
Bahagian lapangan: gunakan penggerudian basah dengan air bersih dan elakkan penggerudian kering; sebelum menjalankan lubang panjang atau menambah paip gerudi, pastikan aliran balik pada kolar dan pastikan laluan air mata tidak terhalang untuk mengelakkan kehilangan penyejukan.
Keretakan/patahan meja berlian Keretakan ialah kegagalan frekuensi tinggi di mana meja berlian mengelupas atau patah; dalam kes yang teruk, meja berlian dan substrat karbida terurai bersama, menyebabkan kehilangan keupayaan pemotongan serta-merta.
Punca utama
Kekuatan atau ikatan pemotong yang tidak mencukupi: pemotong dengan rintangan hentaman rendah atau ikatan lemah antara meja berlian dan substrat karbida terdedah kepada keretakan di bawah beban kejutan.
Parameter penggerudian yang tidak betul: suapan/daya turun yang berlebihan menyebabkan pemotong mengalami beban melebihi had kekuatannya.
Keadaan pembentukan yang keras: formasi yang sangat keras dan sangat berpecah-belah mengenakan beban impak tinggi yang melebihi ketahanan impak pemotong.
Reka bentuk mata gergaji yang tidak sesuai: kegagalan untuk mengikuti prinsip "formasi lebih keras → sudut pemotongan/sapu yang lebih besar" boleh menyebabkan pemotong mempunyai geometri yang terlalu agresif untuk formasi keras, meningkatkan tekanan dan menggalakkan keretakan.
Halangan luaran: pertemuan dengan sauh, bolt batu atau tetulang di dalam lubang boleh menghasilkan kejutan mendadak yang memecah belahkan pemotong.
Langkah-langkah penanggulangan
Ikut saranan pengilang untuk parameter operasi dan tetapkan suapan dan putaran agar sepadan dengan kekerasan formasi.
Pilih pemotong dan geometri mata gergaji yang dipadankan dengan formasi: tingkatkan sudut pemotongan/sapuan dalam formasi yang lebih keras untuk mengurangkan keagresifan serangan dan menurunkan beban impak.
Gunakan pemotong dengan ketahanan hentaman yang lebih tinggi atau ubah suai bentuk luaran meja berlian (contohnya, profil cembung/melengkung selalunya menawarkan rintangan hentaman yang lebih baik daripada meja rata di bawah keadaan pembuatan yang setanding).
Rancang trajektori lubang untuk mengelakkan halangan yang diketahui seperti bolt batu atau sauh.
Penyalaan antara meja berlian dan substrat Penyalaan ialah pemisahan meja berlian daripada substrat karbida simen, yang membawa kepada kehilangan integriti pemotong.
Punca utama
Tegasan antara muka baki yang besar dan ketidakpadanan dalam pekali pengembangan haba antara meja berlian dan substrat karbida. Haba yang dihasilkan oleh pemotongan dan penyejukan pantas daripada bendalir siram menghasilkan tegasan haba; digabungkan dengan tegasan baki daripada pembuatan dan beban hentaman yang dikenakan, ini boleh menyebabkan meja berlian tertanggal.
Langkah-langkah penanggulangan
Dalam pembuatan, pilih bahan ikatan/pateri yang serasi dan parameter proses untuk meminimumkan tegasan baki. Optimumkan prosedur pensinteran/pateri untuk melegakan atau mengimbangi tegasan antara muka.
Tingkatkan saling kunci mekanikal dengan mereka bentuk semula geometri antara muka substrat (contohnya, antara muka bertingkat atau berkunci) untuk meningkatkan kekuatan ikatan dan kestabilan struktur.
II. Kegagalan Badan Bit Kegagalan badan bit biasanya ditunjukkan sebagai patah bilah (sayap tolok). Kegagalan ini berlaku terutamanya dalam badan bit matriks (sinter); bit berbadan keluli, disebabkan oleh ketahanan bahan yang lebih tinggi, kurang terdedah kepada patah bilah.
Punca utama
Amalan penyusunan/penyahbuatan yang tidak betul: bit mahkota matriks sering dibentuk melalui metalurgi serbuk dalam satu langkah pensinteran. Walaupun tahan haus, bahan matriks kurang mulur. Bilah yang terkena semasa penyusunan atau penyingkiran bit (contohnya, mengetuk bilah) boleh mematahkan sayap dengan mudah.
Kawalan pensinteran yang lemah: pensinteran yang tidak lengkap atau tompok "sejuk" di mana serbuk logam tidak memadatkan sepenuhnya menghasilkan zon atau rangkuman yang lemah dalam matriks, sekali gus mengurangkan kekuatan struktur dan menyebabkan bilah mudah patah semasa penggunaan.
Langkah-langkah penanggulangan
Operasi: menyeragamkan prosedur penyocokan dan penyingkiran. Gunakan alat yang betul (sepana, penyepit pengangkat atau peranti pengekstrakan) untuk mengendalikan mata gergaji dan elakkan terkena bilah secara langsung.
Kualiti pengeluaran: menguatkuasakan kawalan proses pensinteran yang ketat dan menjalankan ujian berkala terhadap bahan suapan serbuk logam untuk memastikan kualiti serbuk dan penyatuan yang lengkap, mencegah kemasukan yang tidak disinter dan zon lemah.
Penutup Pencegahan dan pengurangan kegagalan mata bor PDC yang berkesan memerlukan kawalan yang diselaraskan merentasi reka bentuk, pembuatan, parameter penggerudian dan operasi di tapak. Memadankan reka bentuk mata bor dan pemilihan pemotong dengan keadaan formasi, mengekalkan kawalan kualiti pateri dan pensinteran yang ketat, memastikan penyejukan dan pembilasan yang betul semasa penggerudian dan mematuhi prosedur pengendalian piawai akan mengurangkan kadar kegagalan dengan ketara dan memanjangkan hayat mata bor.
