金剛石復合片金剛石復合片取芯鉆頭 _知識經驗

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大家好,小耶來為大家解答以上的問題。金剛石復合片取芯鉆頭，金剛石復合片這個很多人還不知道,現在讓我們一起來看看吧！
1、(一)國產復合片鄭州磨料磨具磨削研究所于1982年研制成功PDC材料，并于1990年開始PDC刀具的工業化生產。
【金剛石復合片金剛石復合片取芯鉆頭】2、與此同期，國內多家公司從美國引進了制造PDC的設備與技術，隨后PDC產業迅速發展。
3、目前我國PDC的產量已躍居世界首位。
4、常用的國產復合片型號如表2－10所示。
5、(二)國外產的復合片早期生產Stratapax復合片的主要廠家是美國G.E.公司和南非DeReers公司。
6、其聚晶金剛石層用粒徑的金剛石粉料在溫度1400℃和壓力6000MPa條件下(添加鈷作催化劑)壓制而成。
7、Stratapax復合片與天然金剛石的物理力學性質對比如表2－11所示。
8、表2－10 常用的國產復合片型號及尺寸表2－11 Strtapax片與天然金剛石的物理機械特性對比由于金剛石層中有觸媒金屬，可能導致復合片在加熱至1000℃以上時性能下降，在金剛石層中出現徑向裂紋，甚至出現與硬質合金襯底分層。
9、而復合片在900～950℃條件下性能基本不發生變化，所以應采用銀基低溫焊料把它們焊在鉆頭剛體或胎體上。
10、表2－11中的相對耐磨性指標以工具切削刃磨損量達所需的時間為單位(min) 。
11、獲得數據的試驗條件是在無冷卻、線速度/s、切削深度和每轉給進量條件下切削標準砂輪。
12、由表2－11的數據可看出， Strtapax復合片的耐磨性比硬質合金高100～150倍，與天然金剛石相當。
13、Strtapax片的工作表面硬度幾乎是硬質合金的3倍，而是天然金剛石的2/3～1/2 。
14、DeReers公司用于Syndrill型復合片的人造金剛石聚晶與天然金剛石和硬質合金的物理力學特性對比如表2－12所示。
15、復合片中所用的人造金剛石聚晶性能基本與天然金剛石相近，明顯高于硬質合金的硬度和抗壓強度。
16、由于調整了單晶的方向，使人造聚晶金剛石具有更均勻的硬度，從而提高了其耐磨性。
17、但其抗彎強度明顯小于硬質合金，所以抗沖擊韌性較差。
18、表2－12 Syndrill型復合片中聚晶人造金剛石與天然金剛石和硬質合金的性能對比獨聯體主要使用兩種型號的復合片制造鉆頭:8×3mm和13.5×，其中金剛石層的厚度0.7～。
19、(三)烏克蘭在復合片研究方面的進展1.增大襯底接觸面積的效果分析1985年烏克蘭超硬材料研究所即開始生產金剛石復合片。
20、在復合片鉆頭投入工業應用的初期，發現深孔鉆進中復合片鉆頭的主要損壞形式為:金剛石層的相對耐磨性差使其鉆頭壽命不長，金剛石層與襯底脫離、焊縫破壞、復合片脫落等。
21、根據2154個復合片的觀測結果發現，復合片鉆頭最主要的損壞形式是金剛石層與襯底脫開，占21% 。
22、這時僅靠襯底起切削具的作用，導致鉆頭的實鉆指標迅速下降。
23、為了提高金剛石層與硬質合金襯底的連接強度，于1987年提出了在襯底上加工凹槽增大接觸面積的方法。
24、襯底表面相互垂直的半圓形凹槽如圖2－2(a)所示，加工出來的凹槽深(圖2－2(b)) 。
25、以直徑的復合片為例，帶棋盤狀凹槽的襯底接觸面積Ss=，比同直徑平襯底的接觸面積(Ss=)增大22.3% 。
26、曾制造焊有43片帶凹槽襯底復合片的全面鉆頭用于生產試驗，共進尺1158m ，未發現金剛石層與襯底脫開的現象。
27、說明該方法增大了金剛石層與襯底的連接強度。
28、圖2－2 帶棋盤形凹槽的襯底同時，在實驗室進行了復合片抗剪切試驗。
29、在抽樣復合片上沿徑向切出5塊2mm×2mm×的平行六面體試樣，并在試驗臺上沿其邊界線剪切。
30、在標準復合片和凹槽襯底復合片試樣接觸面積投影都等于4mm2的條件下，得出的試驗結果如表2－13所示。
31、凹槽襯底復合片測得的平均剪切應力比標準復合片提高了30%，而且剪切應力與接觸面積的增大成正比。
32、表2－13 復合片的剪切試驗結果表2－13中的測量值明顯高于規定的鉆頭硬質合金焊接強度要求(cp=270～320MPa) ，所以這種帶凹槽襯底的復合片在深孔作業中是安全的。
33、2.復合片的耐磨性測試方法及其實用性金剛石－硬質合金復合片的耐磨性是一個非常重要的技術指標。
34、鉆探經驗表明，PDC鉆頭的使用效果在很大程度上取決于復合片的耐磨性，但迄今為止國際上尚無統一的PDC耐磨性測試標準。
35、國內主要采用JS－71A型磨耗比測定儀，通過準確測定PDC和砂輪的失重量來確定PDC的磨耗比。
36、這種方法的檢測誤差較大，主要來源于設備的系統誤差、砂輪的硬度偏差和稱量誤差三個方面。
37、其中，稱量誤差對磨耗比測試結果的影響最大且不易解決。
38、因為PDC的硬度和耐磨性極高，試驗過程中失重很小(多在10－5～10－4g范圍內)，而PDC表面常吸附空氣中的塵埃，稱量時表面吸附塵埃的重量就可能抵消其失重，使得測量失準，甚至因失重為負數而無法算出磨耗比。
39、此外，對稱量環境和砝碼潔凈度，對分析天平精度的嚴格要求，也使磨耗比檢測試驗的難度增大。
40、烏克蘭國家科學院超硬材料研究所對PDC的耐磨性進行了系列研究。
41、他們不僅通過與砂輪的磨耗比來了解PDC的耐磨性，更重視PDC復合片與巖石對磨時的磨損高度及磨損面形成的動態過程，通過巖石切削過程中PDC磨損高度、磨損面積與切削路徑長度之間的關系來評價PDC的耐磨性。
42、因為后者與鉆探生產過程更接近，所以更能反映PDC的實際工作能力。
43、烏克蘭超硬材料研究所曾在2500壓機上，用表面鍍覆保護層的金剛石原料，在壓力、1600～2000℃條件下燒制新型大厚度復合片，其金剛石層厚度為。
44、為考察新型復合片的耐磨性，安排了傳統復合片與新型復合片的切削(耐磨性)對比試驗。
45、試驗在用臥式刨床改裝的實驗臺上進行。
46、用復合片去切削500mm×300mm×200mm的平行六面體石英砂巖巖塊，巖塊的單軸抗壓強度極限為140MPa ，研磨性為35mg(按前蘇聯研磨性測試方法) 。
47、試驗之前，先用舊復合片把巖塊表面處理平整，使其平整度偏差不超過。
48、再把試驗復合片固定在刨床的刀座上(角度可調)并夾緊，使復合片切削刃的切削前角βc=－10°±0.5°、切削后角αc=10°±0.5°(圖2－3) 。
49、切削規程為:切削速度/s，切削深度，每個切削行程后巖塊橫向位移。
50、所有復合片樣品都要在巖塊上完成50±1m長的切削路徑，用誤差±的顯微鏡測出磨損面中心部分的實際深度hi(即復合片已磨損掉的高度)及復合片切削刃上的磨損長度li，然后求出復合片磨損面的平均高度hcp作為復合片的初始磨損高度(圖2－4) 。
51、圖2－3 復合片在刨床上固定示意圖圖2－4 復合片磨損面形狀示意圖復合片磨損面的平均高度可由下式求得人造金剛石超硬材料在鉆探中的應用式中:n為復合片的數量;hi為復合片磨損面中心部分的實際磨損高度， mm;k為巖塊的研磨性修正系數。
52、復合片的初磨試驗結果示于表2－14 。
53、新型復合片的平均磨損高度為，而傳統復合片(不包括切削刃上有破碎缺口的復合片)為。
54、表2－14 不同型號復合片在初磨階段的磨損高度為了測定復合片磨損的動態過程，用磨損高度最小的7號新型復合片和1號傳統復合片再做試驗。
55、按上述方法在巖塊上分別切削不同的路徑長度(50±1m、100±1m、150±1m和200±1m) ，每次切削后，取下復合片并測定其金剛石層的磨損面積S作為復合片的磨耗性能(圖2－4) 。
56、復合片磨損面積S(mm2)可按弓形面積公式計算，考慮到巖石的研磨性修正系數k，可寫成人造金剛石超硬材料在鉆探中的應用式中:hi為復合片磨損面中心部分的實際磨損高度，mm;li為復合片切削刃上的實際磨損長度，mm 。
57、對于試驗用的石英砂巖，巖石研磨性修正系數k=1 。
58、復合片磨損動態過程的測量結果與巖塊切削路徑的關系示于表2－15 。
59、試驗結果表明，金剛石層增厚的新型復合片在巖塊切削路徑為50±1m條件下的平均磨損高度比傳統復合片減少了一半，即新型復合片的初始耐磨性比傳統復合片提高了1倍。
60、在切削路徑長度200±1m條件下，形成磨損面的速度比傳統復合片下降了73% 。
61、表2－15 復合片磨損動態過程的試驗結果總之，烏克蘭采用的按實驗臺復合片切削巖塊的磨損高度和面積來評價耐磨性的方法，更接近于孔底巖石破碎過程。
62、而且它測的正是鉆頭使用者最關心的PDC幾何磨耗量，所以更能真實反映復合片在鉆進中的壽命。
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