حالتهای خرابی رایج متههای پی دی سی و تحلیل علت
بررسی اجمالی یک مته حفاری پی دی سی (الماس فشرده پلی کریستالی) معدنی شامل بدنه مته، تیغههای برش پی دی سی و کاربید محافظ گیج است. هم تیغههای پی دی سی و هم کاربید محافظ گیج به بدنه مته لحیم شدهاند. در حین حفاری، گشتاور و نیروی رو به پایین از دکل حفاری از طریق رشته حفاری به مته منتقل میشود. خرد شدن سنگ توسط تیغههای پی دی سی انجام میشود در حالی که کاربید محافظ گیج، بدنه مته را در اطراف محیط آن محافظت میکند تا سایش را کند کند. از آنجا که وضعیت تنش در سطح مته بسیار پیچیده است، عوامل متعددی - شرایط تشکیل، روش حفاری و انتخاب تجهیزات، مهارت اپراتور و کنترل کیفیت خود مته - میتوانند بر عملکرد تأثیر بگذارند و حالتهای مختلف خرابی را ایجاد کنند. بر اساس بررسیهای میدانی و تجزیه و تحلیل سیستماتیک متههای خراب، موارد زیر انواع اصلی خرابی و علل آنها را خلاصه میکند.
I. خرابیهای تیغههای پی دی سی تیغههای پی دی سی عناصر اصلی خردکننده سنگ در مته هستند و میتوانند از چندین طریق دچار خرابی شوند:
سایش عادی سایش عادی، اتلاف مواد مورد انتظار از برش طولانی مدت سنگ است. این سایش به صورت سایش تدریجی میز الماس و زیرلایه کاربید سیمانی ظاهر میشود. سطح ساییده شده صاف و بدون شکستگی یا پوسته پوسته شدن آشکار است و به عنوان سایش قابل قبول در پایان عمر مفید در نظر گرفته میشود.
از دست دادن تیغه (جدا شدن کامل) از دست دادن تیغه به جدا شدن کامل تیغه از بدنه مته اشاره دارد که باعث خالی ماندن محفظه لحیمکاری و در نتیجه خرابی مته میشود.
علل اصلی
آسیب حرارتی در سطح مته (سوختگی): حفاری خشک یا مسدود شدن مجاری آب مته، مانع از خنک شدن کافی در حین برشکاری با سرعت بالا میشود و دما را در سطح مته به سرعت افزایش میدهد. اگر دما از آستانه ذوب یا تخریب پرکننده لحیمکاری سخت تجاوز کند، اتصال لحیمکاری خراب میشود و ابزار برش از کار میافتد.
کنترل ناکافی فرآیند لحیمکاری سخت: تمیزکاری اولیه ضعیف، اتصالات لحیم سرد یا متخلخل، گاززدایی نامناسب یا عملیات حرارتی/زمان خیساندن ناکافی پس از لحیمکاری سخت، همگی میتوانند استحکام اتصال را کاهش داده و منجر به جدا شدن تیغه برش شوند.
اقدامات متقابل
بخش تولید: اعمال کنترل دقیق فرآیند برای لحیمکاری سخت - اطمینان از سطوح تمیز، فیلههای مناسب لحیمکاری و عملیات حرارتی مداوم پس از لحیمکاری برای ایجاد اتصالات محکم.
سمت میدان: حفاری مرطوب را با آب تمیز انجام دهید و از حفاری خشک خودداری کنید؛ قبل از حفر گمانههای طولانی یا اضافه کردن لوله حفاری، جریان برگشتی را در محل اتصال مته به بدنه تأیید کنید و مطمئن شوید که مجاری آب مته مسدود نشده باشند تا از هدر رفتن خنککننده جلوگیری شود.
لب پریدگی/شکستگی صفحه الماس لب پریدگی یک خرابی با فرکانس بالا است که در آن صفحه الماس پوسته پوسته میشود یا میشکند؛ در موارد شدید، صفحه الماس و زیرلایه کاربیدی از هم جدا میشوند و باعث از دست رفتن فوری قابلیت برش میشوند.
علل اصلی
چقرمگی یا پیوند ناکافی ابزار برش: ابزارهای برش با مقاومت ضربه کم یا پیوند ضعیف بین میز الماس و زیرلایه کاربیدی، مستعد لب پر شدن تحت بارهای ضربهای هستند.
پارامترهای نامناسب حفاری: نیروی فروروی/پایینبر بیش از حد باعث میشود که تیغههای برش بارهایی فراتر از حد مقاومت خود را تجربه کنند.
شرایط سخت سازند: سازندهای بسیار سخت و بسیار تکهتکه شده، بارهای ضربهای بالایی را اعمال میکنند که از چقرمگی ضربه ابزار برشی فراتر میرود.
طراحی نامناسب مته: عدم رعایت اصل «سازند سختتر → زاویه برش/براده بزرگتر» میتواند باعث شود که تیغههای برش برای سازندهای سخت، هندسهای بسیار تهاجمی داشته باشند که باعث افزایش تنش و افزایش لبپریدگی میشود.
موانع خارجی: برخورد با لنگرها، پیچهای سنگی یا آرماتورها در سوراخ میتواند شوکهای ناگهانی ایجاد کند که باعث تراشه شدن ابزارهای برش شود.
اقدامات متقابل
توصیههای سازنده را برای پارامترهای عملیاتی دنبال کنید و تغذیه و چرخش را طوری تنظیم کنید که با سختی سازند مطابقت داشته باشد.
هندسه مته و تیغههای برش را متناسب با سازند انتخاب کنید: در سازندهای سختتر، زاویه برش/براده را افزایش دهید تا شدت حمله کاهش یافته و بارهای ضربهای کمتر شوند.
از برشدهندههایی با چقرمگی ضربه بالاتر استفاده کنید یا شکل خارجی میز الماس را اصلاح کنید (مثلاً، پروفیلهای محدب/منحنی اغلب مقاومت ضربه بهتری نسبت به میزهای صاف در شرایط تولید مشابه ارائه میدهند).
مسیرهای حفاری را طوری برنامهریزی کنید که از موانع شناختهشدهای مانند پیچهای سنگی یا لنگرها اجتناب کنید.
لایه لایه شدن بین میز الماس و زیرلایه لایه لایه شدن به جدا شدن میز الماس از زیرلایه کاربید سیمانی شده گفته میشود که منجر به از بین رفتن یکپارچگی ابزار برش میشود.
علل اصلی
تنشهای بین سطحی پسماند بزرگ و عدم تطابق در ضرایب انبساط حرارتی بین میز الماس و زیرلایه کاربیدی. گرمای تولید شده توسط برش و خنک شدن سریع از سیال شستشو، تنشهای حرارتی ایجاد میکند؛ این تنشها همراه با تنشهای پسماند ناشی از تولید و بارهای ضربهای اعمال شده، میتوانند باعث جدا شدن میز الماس شوند.
اقدامات متقابل
در تولید، مواد اتصال/لحیمکاری و پارامترهای فرآیند سازگار را برای به حداقل رساندن تنشهای پسماند انتخاب کنید. روشهای زینترینگ/لحیمکاری را برای کاهش یا جبران تنش بین سطحی بهینه کنید.
با طراحی مجدد هندسه سطح مشترک زیرلایه (مثلاً سطوح مشترک پلکانی یا کلیددار) به منظور افزایش استحکام اتصال و پایداری ساختاری، قفل مکانیکی را بهبود بخشید.
دوم. خرابیهای بدنه مته خرابیهای بدنه مته معمولاً به صورت شکستگی تیغه (بال گیج) ظاهر میشوند. این خرابیها عمدتاً در بدنه متههای ماتریسی (سینتر شده) رخ میدهند؛ متههای با بدنه فولادی، به دلیل چقرمگی بالاتر مواد، کمتر مستعد شکستگی تیغه هستند.
علل اصلی
روشهای نادرست ساخت/بازسازی: متههای تاج ماتریس اغلب با استفاده از متالورژی پودر در یک مرحله پخت تک مرحلهای ساخته میشوند. اگرچه مواد ماتریس در برابر سایش مقاوم هستند، اما انعطافپذیری کمتری دارند. ضربه زدن به تیغهها در حین ساخت یا برداشتن مته (به عنوان مثال، چکش زدن روی تیغهها) میتواند به راحتی باعث شکستگی بالها شود.
کنترل ضعیف پخت: پخت ناقص یا نقاط «سرد» که در آنها پودر فلز به طور کامل تثبیت نشده است، باعث ایجاد نواحی ضعیف یا آخال در ماتریس میشود که استحکام ساختاری را کاهش داده و احتمال شکستگی تیغه را در حین استفاده افزایش میدهد.
اقدامات متقابل
عملیاتی: رویههای آمادهسازی و برداشتن مته را استاندارد کنید. از ابزارهای مناسب (آچار، انبر بلندکننده یا دستگاههای استخراج) برای جابجایی متهها استفاده کنید و از ضربه زدن مستقیم به تیغهها خودداری کنید.
کیفیت تولید: اعمال کنترل دقیق بر فرآیند زینترینگ و انجام آزمایشهای منظم بر روی مواد اولیه پودر فلز برای اطمینان از کیفیت پودر و تثبیت کامل، جلوگیری از آخالهای زینتر نشده و مناطق ضعیف.
سخن پایانی پیشگیری و کاهش مؤثر خرابی مته پی دی سی نیازمند کنترل هماهنگ در طراحی، ساخت، پارامترهای حفاری و عملیات در محل است. تطبیق طراحی مته و انتخاب ابزار برش با شرایط سازند، حفظ کنترل دقیق کیفیت لحیمکاری سخت و تفجوشی، اطمینان از خنکسازی و شستشوی مناسب در حین حفاری و پیروی از رویههای استاندارد جابجایی، به طور قابل توجهی میزان خرابی را کاهش داده و عمر مته را افزایش میدهد.
