Niyə Volfram Karbid Qazma Dişləri Çətin Torpaq Şəraitində Daha Uzun Müddət Davam Edir

Qəddar həqiqət: Niyə adi qazma dişləri Aşınmaya davamlı və fasiləli daşda sıradan çıxır?

Standart dəlik açan dişlər, çox sərt quruluşlarla — xüsusilə çoxlu flint və ya sementlənmiş dağ süxurları təbəqələri ilə — işləyərkən tez-tez tamamilə sıradan çıxır. Problemin səbəbi flint zərrəcikləridir; bu zərrəciklər ümumiyyətlə Mohs sərtlik şkalası olaraq tanınan mineral sərtlik şkalasında 7–9 aralığında qiymətləndirilir. Bu kiçik hissəciklər mikroskopik səviyyədə qum kağızı kimi davranır və yüksək sürətli polad (HSS) və adi alət poladından hazırlanmış dişləri gözləniləndən çox daha tez aşındırır. Sahədən daxil olan hesabatlar göstərir ki, bu şəraitdə aşınma sürəti təxminən üç dəfə artır və bir çox diş yalnız 40 saat əməliyyatdan sonra artıq çox yorulmuş görünür. Belə sürətli sıradan çıxmanın əsl səbəbi nədir? Əslində kvarts zərrəcikləri metalın daha yumşaq hissələrinə yapışır və nəticədə metalların tamamını zəiflədən davamlı olaraq qovuqlar (olcuq) əmələ gətirir. Bu hadisə dəlik açan operatorlar tərəfindən dəfələrlə müşahidə edilmişdir və bu, gözlənilməz dayanma vaxtlarına və bahalı əvəzləmələrə səbəb olur.

Flintli konqlomeratlarda və sementlənmiş təbəqələrdə sürətlənmiş aşınma nümunələri

Mikroskopik analiz bu formasiyalarda üç üstünlük təşkil edən pozulma rejimini aşkar edir:

• Səth mikro-kəsməsi : Şimaldaşı parçaları hər bir iş dövründə 0,2–0,5 mm dərinlikdə oluklar açır
• Qırılgan çatlaq : Sementləşdirilmiş təbəqələr karbid daxilolmalarının sərhədlərində çatlar yaradır
• Termiki yorğunluq : Sürtünmə temperaturunun 600°C-dən yuxarı qalxması poladın faza çevrilməsinə səbəb olur

Bu mexanizmlər birlikdə dişlərin ömrünü bircins daşların delinməsinə nisbətən 68% azaldır; bu ISO 13314-ə əsaslanan sıxılma pozulması testləri ilə təsdiqlənmişdir.

HSS və alət poladı dişlərinin dövri təsir–abrasiv aşınma sinerjisi şəraitində məhdudiyyətləri

Təsir qüvvələri (≥15 kN) abrasiv aşınma ilə birləşdikdə, ənənəvi dişlər kritik zəifliklər göstərir:

Bu sinerji, xüsusilə volfram karbid kompozitlərində kobalt bağlayıcısının azalmasının 40%-dən artıq olduğu stress konsentrasiya nöqtələrində dişlərin erkən qırılmasına səbəb olur.

Volfram Karbid quyucu dişləri Davamlılıq: Mikrostrukturun Performansı Necə Müəyyən Etdiyi

WC Tərkibli Dənə Boyu və Kobalt Bağlayıcı Məzmunu: Sərtlik (HRA 92–94) və Çatlamaya Davamlılıq (12 MPa·m) arasında Tarazlıq

Volfram karbid (WC) qazma dişlərinin belə möhkəm olması, əslində çox kiçik miqyasda başlayır. İstehsalçılar WC kristal taxılının ölçüsünü təxminən 1 mikrondan az saxlayaraq onu təxminən 6–12 faiz kobalt bağlayıcı ilə qarışdırdıqda, Rockwell A sərtlik qiymətləndirməsi 92–94 aralığında olan bir material yaradırlar. Bu incə taxıllı struktura çatlaqların asanlıqla yayılması mane olunur və eyni zamanda çatlamaya davamlılıq 12 MPa kvadrat metrdən xeyli yuxarı saxlanılır. Qazmalar çətin torpaq şəraitində işlədikdə, bu kiçik taxıllar qəlibin təkrarlanan yüklərə məruz qaldığı zaman kiçik çatların meydana gəlməsini qarşısını alır. Eyni zamanda elastik kobalt komponenti zərbələrdən yaranan təzyiqi udur və beləliklə, bütün sistemin anidə parçalanmasını qarşısını alır. Sınaq laboratoriyaları bu prosesin effektivliyini ASTM B771 sürüşmə testləri ilə ölçür. Ən yaxşı formulalar real şəraitdə minlərlə yüklənmə dövründən sonra səthdə bərabər aşınma nümunələri göstərir, əksinə, hissəciklərin ayrılması kimi problemlər yaratmır.

Çətin torpaq şəraitində istifadə üçün optimallaşdırılmış 94/6 çəki% WC/Co nisbəti: Sıxılma möhkəmliyi 6 GPa və mikro-qazmağa qarşı müqavimət

Həqiqətən çətin qazma şəraitində 94/6 çəki faizi volfram karbid/kobalt qarışığı ciddi mexaniki üstünlüklər təmin edir. Sıxılma möhkəmliyi 6 GPa-dan xeyli yuxarı gedir; bu da silisiumla zənginləşdirilmiş konqlomerat formasiyaları keçərkən çox vacibdir. Matrisdə kobaltın azalması ilə qazma dişlərinin daşlara dəyməsi zamanı plastik deformasiya riski azalır, lakin material hələ də olduqca yaxşı birləşmiş qalır. Material mütəxəssislərinin apardığı tədqiqatlara görə, bu xüsusi qarışım mikro sürtünmə aşınmasını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Onlar bu nəticəni skanlaşdırıcı elektron mikroskoplarla yoxlamış və kvartsdan zəngin torpaqda ardıcıl 120 saat işlədikdən sonra deformasiya dərinliyinin 0,3 mm-dən az olduğunu müəyyən etmişlər. Bundan əlavə, strukturun elastiklik modulu 500 GPa-dan yuxarı olub, bu da kəsici kənarların formasının sabit qalmasını təmin edir. Bu o deməkdir ki, alət standart materialların oxşar şəraitdə sürətlə parçalanmaya başladığı zaman belə, sabit sürətlə kəsməyə davam edir.

Həqiqi dünyanı əks etdirən təsdiqləmə: Xidmət müddətinin uzadılması haqqında sahədə toplanmış sübutlar

Materialların performansını göstərmək baxımından heç nə real sahə testlərindən yaxşı olmaz. Məsələn, son zamanlarda Böyük Britaniyada aparılan bir infrastruktur layihəsində çətin sementləşdirilmiş konqlomerat dağ süxurlarından keçmək üçün dəlik açmaq tələb olunurdu. Yüksək möhkəmlikli volfram karbid dəlik açan uçlar bu əməliyyatlarda adi sürətli polad uçlardan təxminən üç dəfə (təxminən 3,2 dəfə) uzun müddət işləyib. Biz bu nəticələri etibarlılıq baxımından ISO 513 standartlarına uyğun olaraq sınaqdan keçirdik və beləliklə, bu nəticələrə etibar etməyə əsas verdi. Daha uzun müddət işləyən dəlik açan uçlar, qırtlaqda qeyri-adi geoloji şəraitdə işləyərkən avadanlığın dayandırılması müddətlərini azaldan, yəni daha az dəfə əvəz edilməsi tələb olunan uçlar deməkdir. Bu o qədər dəyərli olur ki, laboratoriya şəraitində müşahidə etdiyimiz nəticələri sahədə baş verənlərlə əlaqələndirir. Aşınmaya və zərbəyə davamlı mühitdə işləyən dəlik açan operatorlar indi volfram karbidin ənənəvi variantlara nisbətən aşınmaya və zədələnməyə daha yaxşı davam gətirdiyini sübut edən möhkəm sübutlara malikdirlər.

Birləşmiş Krallıq infrastruktur layihəsi: Sementlənmiş konqlomeratda HSS-ə nisbətən xidmət müddəti 3,2 dəfə uzundur (ISO 513 uyğunluğunda testlər)

On iki ay ərzində tədqiqatçılar flint zəngin daş formasiyaları ilə işləyən avadanlıqlarda aşınmanın necə inkişaf etdiyini izlədilər. Volfram karbid dişlər 420 saatdan artıq işləmə müddətində formasını yaxşı qoruyub saxladılar, halbuki yüksək sürətli polad (HSS) dişlər eyni şəraitdə yalnız təxminən 130 saatdan sonra dəyişdirilməli oldu. Tarama elektron mikroskopiyası ilə səthlərin araşdırılması göstərdi ki, bu materiallar 60%-dən çox kvarts tərkibinə məruz qalmış olsa belə, mikro pluqlama nəticəsində qeyri-adi dərəcədə az zərər müşahidə olunub. Performansı düzgün şəkildə qiymətləndirmək üçün komanda həm zamanla kütlə itirilməsini, həm də sənaye standartı ISO 513 təlimatlarına uyğun kəsici effektivliyini qiymətləndirdi. Bu tapıntılar aşınmaya davamlı geoloji çətinliklərlə üzləşdikdə materialların davamlılığındakı əhəmiyyətli fərqləri göstərir.

Səhv rejimi analizi: Qarışıq geologiyalarda dominan aşınma mexanizmlərini fərqləndirmək

Təsir yorulması və aşınma aşınması: çınqıl–gilli qumda aşınmış diş səthlərinin SEM analizindən alınan sübutlar

Taramalı Elektron Mikroskopiyası ilə volfram karbid frez dişlərinə baxmaq, onların çınqıl və gilli qum kimi qarışıq geoloji şəraitdə işlədikdə aşkar pozulma əlamətləri göstərir. Qumlu təbəqələrdən keçən frez zamanı kvarts hissəcikləri səbəbiylə aşınmaya yönəlmiş təsir müşahidə olunur; bu, karbid kənarlarını vaxt keçdikcə azaldan paralel mikro xətlər şəklində görünür. Digər tərəfdən, çınqıllara dəfələrlə təsir etmə nəticəsində alt səthi mikro çatlar yaranır ki, bu da nəhayət soyulma qırıqlarına səbəb olur. Bu qırıqlar SEM en kəsiyində stressin cəmləndiyi nöqtələrdən çıxan budaqlanan nümunələr kimi görünür. Sahə testlərimiz göstərir ki, gil matrisləri enerjinin daha nəm təbəqələrdən keçməsinin fərqli olmasından dolayı təsir zədəsini təxminən 40 faiz artırır. Eyni zamanda, silisiumlu qumlar əsasən aşınmaya yönəlmiş təsirdən məsuldur. Bu müxtəlif pozulma rejimlərini başa düşmək mühəndislərə müəyyən tətbiqlər üçün doğru materialları seçməyə kömək edir. Xüsusi formulalaşdırılmış karbid qiymətlərindən istifadə etmək yüksək təsir sahələrində qırıqları qarşısını almağa kömək edə bilər, halbuki daha incə dənəli strukturlu materiallar aşınmaya qarşı daha davamlı olur. Materialların müxtəlif gərginliklər altında necə pozulduğunun bu qədər ətraflı bilinməsi, çətin frezəmə mühitlərində alətlərin faydalı ömrünü uzadan alət dizaynında əhəmiyyətli yaxşılaşmalarla nəticələnib.

SSS

Niyə konvensiya quyuları dişləri aşınan qayalarda uğursuz olur? Konvensiya quyuları dişləri flint zərrəciklərindən, səth mikro-kəsməsindən, brittl qırılmadan və termal yorulmadan dolayı sürətli aşınma nəticəsində uğursuz olur, bu da aşınan qaya formasiyalarında işlədikdə baş verir.

Tungsten karbid quyuları dişlərinin performansını necə yaxşılaşdırır? Xüsusi WC dənəcik ölçüsü və kobalt bağlayıcı tərkibinə görə optimallaşdırılmış tungsten karbid quyuları dişləri, daha yüksək sərtlik, qırılma möhkəmliyi və aşınmaya davamlılıq təmin edir və bununla da çətin şəraitdə daha uzun müddət işləyir.

Sahə tətbiqlərində tungsten karbid quyuları dişlərindən istifadə etmənin üstünlükləri nələrdir? Tungsten karbid quyuları dişləri, sahə testləri ilə təsdiqlənmiş və ISO standartlarına uyğun olaraq, qətliyyatlı geoloji şəraitdə xidmət müddətini uzadır və beləliklə, dəyişdirmələri və dayanma vaxtını azaldır.

Tungsten karbid quyuları dişlərində hansı pozulma rejimləri yayğın olur? Qüsurlu işləmə rejimləri təsir yorulması və aşınma aşınması daxil olmaqla, SEM vasitəsilə təhlil edilə bilər; bu da müxtəlif geologiyalarda uyğun materialların başa düşülməsinə və seçilməsinə kömək edir.