浅谈聚晶金刚石复合片(3)
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正常的失效形式。
由于唇边的出现,容易使单位面积的切削力增大,而形成自锐效应。
自锐效应有利于保持钻头的有效切削能力。
2、微断屑
微断屑的具体表现为金刚石片近似地沿切削方向形成微尺度的片状断裂,微断屑常常在钻头工作一定时间之后发生,由于钻头工作时,承受的负荷的交替变化以及表面局部的高温与冷却的交替,同时承受机械疲劳与冷热疲劳的作用,到达一定程度之后就会导致裂纹的产生,继而会扩展导致微断屑断裂。
3、宏观破裂
表现为大尺寸的金刚石层的破断,钻头在钻进过程中会有很多情况,在遇到硬质岩石或者岩层岩性变化很大的时候,钻头容易受到较大的冲击负荷,其中尤其是PDC切削齿与岩石接触面较小时,容易造成切削齿在短时间内承受超负荷而导致发生大尺度的宏观破裂,导致钻头的报废.通过研究和总结我们可以得出,不止以上原因,当井底刚性物比如破损的钻头等没有及时清理的情况下,也会造成工作中的钻头受到冲击,使钻头发生宏观断裂. 通过研究我们得出,在工作中保持稳定的钻压,钻速,尽力避免大的冲击,也是减少发生宏观破裂的措施.
4、剥离
由于钻头是由不同的材料构成,一旦金刚石层与碳化钨基托的粘接破坏就容易造成剥离. 剥离现象出现之后就会使刃口不复存在之后失去切削能力。
在切削过程中,切削齿因磨擦热而逐渐升温,当温度达到一定程度之后可能会由于钻头因振动等短时脱离又与岩层接触时,瞬间被泥浆冷却,在巨大的温差瞬变中,由于PDC各层间热膨胀系数的差异,造成极大的内应力,一旦其超过粘结层结合强度时就会导致剥离现象的出现.通过剥离的产生机理,我们可以从材料制造过程中就提高各层间的结合力来预防剥离,同时可以采用改善材料间的热胀系数的匹配,避免冲击载荷发生等.
5、热龟裂
热龟裂具体表现为PDC材料表面形成一定深度的网状龟裂纹,它是冷热应力的交变作用的结果,在WC 基托层及金刚石层均会发生热龟裂.,尤其是材料表面,由于材料表面冷热应力最高,由此可以推断得出,热龟裂的产生机理,首先要形成大面积的磨损平面而产生足够的热量,接着才会在多次冷热循环中,因热应力足够大导致材料表面热龟裂的发生。
通过分析我们可以得出,热龟裂是磨损失效的必然结果.
结语:
通过经验我们知道聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的磨损是不可避免的,我们需要通过多方面的手段,从设计到使用注意保护,防止聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的过早失效,提高工作效率降低成本。