Ilbies termali u tneħħija tal-kobalt tal-PDC

I. Ilbies termali u tneħħija tal-kobalt tal-PDC

Fil-proċess ta' sinterizzazzjoni bi pressjoni għolja tal-PDC, il-kobalt jaġixxi bħala katalist biex jippromwovi l-kombinazzjoni diretta tad-djamant u d-djamant, u jagħmel is-saff tad-djamant u l-matriċi tat-tungstenu karbur isiru ħaġa waħda, li tirriżulta fi snien tat-tqattigħ tal-PDC adattati għat-tħaffir ġeoloġiku tal-qasam taż-żejt b'ebusija għolja u reżistenza eċċellenti għall-użu,

Ir-reżistenza għas-sħana tad-djamanti hija pjuttost limitata. Taħt pressjoni atmosferika, il-wiċċ tad-djamant jista' jittrasforma f'temperaturi ta' madwar 900℃ jew ogħla. Waqt l-użu, il-PDCs tradizzjonali għandhom it-tendenza li jiddegradaw f'madwar 750℃. Meta jħaffru saffi ta' blat iebes u li joborxu, il-PDCs jistgħu faċilment jilħqu din it-temperatura minħabba s-sħana tal-frizzjoni, u t-temperatura istantanja (jiġifieri, it-temperatura lokalizzata fil-livell mikroskopiku) tista' tkun saħansitra ogħla, u taqbeż bil-bosta l-punt tat-tidwib tal-kobalt (1495°C).

Meta mqabbel mad-djamant pur, minħabba l-preżenza tal-kobalt, id-djamant jinbidel f'grafita f'temperaturi aktar baxxi. B'riżultat ta' dan, l-użu tad-djamant huwa kkawżat mill-grafitizzazzjoni li tirriżulta mis-sħana tal-frizzjoni lokalizzata. Barra minn hekk, il-koeffiċjent tal-espansjoni termali tal-kobalt huwa ħafna ogħla minn dak tad-djamant, għalhekk waqt it-tisħin, ir-rabta bejn il-qmuħ tad-djamanti tista' tiġi mfixkla mill-espansjoni tal-kobalt.

Fl-1983, żewġ riċerkaturi wettqu trattament għat-tneħħija tad-djamanti fuq il-wiċċ ta’ saffi standard tad-djamanti PDC, u b’hekk tejbu b’mod sinifikanti l-prestazzjoni tas-snien PDC. Madankollu, din l-invenzjoni ma rċevietx l-attenzjoni li ħaqqha. Kien biss wara l-2000 li, b’fehim aktar profond tas-saffi tad-djamanti PDC, il-fornituri tat-trapani bdew japplikaw din it-teknoloġija għas-snien PDC użati fit-tħaffir tal-blat. Is-snien ittrattati b’dan il-metodu huma adattati għal formazzjonijiet li joborxu ħafna b’użu mekkaniku termali sinifikanti u huma komunement imsejħa snien “de-kobaltati”.

L-hekk imsejjaħ “de-kobalt” isir bil-mod tradizzjonali biex isir il-PDC, u mbagħad il-wiċċ tas-saff tad-djamanti tiegħu jiġi mgħaddas f'aċidu qawwi biex titneħħa l-fażi tal-kobalt permezz tal-proċess ta' inċiżjoni bl-aċidu. Il-fond tat-tneħħija tal-kobalt jista' jilħaq madwar 200 mikron.

Sar test ta' xedd qawwi fuq żewġ snien PDC identiċi (wieħed minnhom kien għadda minn trattament ta' tneħħija tal-kobalt fuq il-wiċċ tas-saff tad-djamanti). Wara li nqatgħu 5000m ta' granit, instab li r-rata ta' xedd tal-PDC mingħajr kobalt bdiet tiżdied sew. B'kuntrast, il-PDC mingħajr kobalt żamm veloċità ta' qtugħ relattivament stabbli waqt li qata' madwar 15000m ta' blat.

2. Metodu ta' skoperta tal-PDC

Hemm żewġ tipi ta' metodi biex jinstabu snien PDC, jiġifieri testijiet distruttivi u testijiet mhux distruttivi.

1. Ittestjar distruttiv

Dawn it-testijiet huma maħsuba biex jissimulaw il-kundizzjonijiet fil-fond tat-tħaffir bl-aktar mod realistiku possibbli biex jevalwaw il-prestazzjoni tas-snien tat-tqattigħ taħt dawn il-kundizzjonijiet. Iż-żewġ forom ewlenin ta’ ttestjar distruttiv huma testijiet tar-reżistenza għall-użu u testijiet tar-reżistenza għall-impatt.

(1) Test tar-reżistenza għall-użu

Tliet tipi ta' tagħmir jintużaw biex jitwettqu testijiet tar-reżistenza għall-użu tal-PDC:

A. Torn vertikali (VTL)

Matul it-test, l-ewwel waħħal il-bit PDC mat-torn VTL u poġġi kampjun tal-blat (ġeneralment granit) ħdejn il-bit PDC. Imbagħad dawwar il-kampjun tal-blat madwar l-assi tat-torn b'ċerta veloċità. Il-bit PDC jaqta' fil-kampjun tal-blat b'fond speċifiku. Meta tuża l-granit għall-ittestjar, dan il-fond tat-tqattigħ ġeneralment ikun inqas minn 1 mm. Dan it-test jista' jkun jew niexef jew imxarrab. Fl-"ittestjar VTL niexef," meta l-bit PDC jaqta' mill-blat, ma jiġi applikat l-ebda tkessiħ; is-sħana kollha tal-frizzjoni ġġenerata tidħol fil-PDC, u taċċellera l-proċess tal-grafitizzazzjoni tad-djamant. Dan il-metodu ta' ttestjar jagħti riżultati eċċellenti meta jiġu evalwati l-bits PDC taħt kundizzjonijiet li jeħtieġu pressjoni għolja tat-tħaffir jew veloċità għolja ta' rotazzjoni.

It-“test tal-VTL bl-imxarrab” jiskopri l-ħajja tal-PDC taħt kundizzjonijiet ta’ tisħin moderat billi jkessaħ is-snien tal-PDC bl-ilma jew bl-arja waqt l-ittestjar. Għalhekk, is-sors ewlieni tal-użu ta’ dan it-test huwa t-tħin tal-kampjun tal-blat aktar milli l-fattur tat-tisħin.

B, torn orizzontali

Dan it-test isir ukoll bil-granit, u l-prinċipju tat-test huwa bażikament l-istess bħal VTL. Il-ħin tat-test huwa biss ftit minuti, u x-xokk termali bejn il-granit u s-snien PDC huwa limitat ħafna.

Il-parametri tat-test tal-granit użati mill-fornituri tal-irkaptu PDC ivarjaw. Pereżempju, il-parametri tat-test użati minn Synthetic Corporation u DI Company fl-Istati Uniti mhumiex eżattament l-istess, iżda jużaw l-istess materjal tal-granit għat-testijiet tagħhom, blat igneju polikristallin ta' grad oħxon sa medju b'porożità żgħira ħafna u saħħa kompressiva ta' 190MPa.

C. Strument tal-kejl tal-proporzjon tal-brix

Taħt il-kundizzjonijiet speċifikati, is-saff tad-djamanti tal-PDC jintuża biex tirqim ir-rota tat-tħin tal-karbur tas-silikon, u l-proporzjon tar-rata tal-użu tar-rota tat-tħin u r-rata tal-użu tal-PDC jittieħed bħala l-indiċi tal-użu tal-PDC, li jissejjaħ proporzjon tal-użu.

(2) Test tar-reżistenza għall-impatt

Il-metodu għall-ittestjar tal-impatt jinvolvi l-installazzjoni ta' snien PDC f'angolu ta' 15-25 grad u mbagħad it-twaqqigħ ta' oġġett minn ċertu għoli biex jolqot is-saff tad-djamanti fuq is-snien PDC vertikalment. Il-piż u l-għoli tal-oġġett li jaqa' jindikaw il-livell ta' enerġija tal-impatt esperjenzat mis-sinna tat-test, li jista' jiżdied gradwalment sa 100 joule. Kull sinna tista' tiġi milquta 3-7 darbiet sakemm ma tkunx tista' tiġi ttestjata aktar. Ġeneralment, mill-inqas 10 kampjuni ta' kull tip ta' sinna jiġu ttestjati f'kull livell ta' enerġija. Peress li hemm firxa fir-reżistenza tas-snien għall-impatt, ir-riżultati tat-test f'kull livell ta' enerġija huma l-erja medja tat-tfarrik tad-djamanti wara l-impatt għal kull sinna.

2. Ittestjar mhux distruttiv

L-aktar teknika użata ħafna għall-ittestjar mhux distruttiv (minbarra l-ispezzjoni viżwali u mikroskopika) hija l-iskannjar ultrasoniku (Cscan).

It-teknoloġija tal-iskannjar C tista' tiskopri difetti żgħar u tiddetermina l-post u d-daqs tad-difetti. Meta tagħmel dan it-test, l-ewwel poġġi s-sinna PDC f'tank tal-ilma, u mbagħad skennja b'sonda ultrasonika;

Dan l-artiklu huwa stampat mill-ġdid minn “Netwerk Internazzjonali tax-Xogħol tal-Metall"