Bazı düğme uçlarının iki kat daha uzun süre dayanmasının sebebi: Karbür değil, gövde yapısı.

Düğme uçlu matkap uçları erken arızalandığında, herkesin ilk baktığı şey karbür uçlardır. Kırık uçlar, düzleşmiş uçlar, eksik uçlar – hasar görünür ve suçlu bellidir. Ancak karbür arızası nedeniyle hurdaya çıkarılan birçok matkap ucu aslında kendi gövdesi tarafından tahrip edilmiştir. Uçları tutan çelik gövde çatlamış, deforme olmuş veya yorulmuş ve uçlar – hala mükemmel şekilde kullanılabilir durumda – onunla birlikte yok olmuştur.

Binlerce metre sert kaya darbesine dayanabilen bir matkap ucu ile ilk denemesinde arızalanan bir matkap ucu arasındaki fark, genellikle matkap ucunun sondaj makinesine temas etmesinden çok önce alınan bir üretim kararına, yani gövdesinin nasıl yapıldığına bağlıdır.

Dolgun Bir Vücut Elde Etmenin Dört Yolu ve Bunlardan Üçünün Neden Başarısız Olduğu

Düğme uçlu matkap ucu gövdesi üretmek için dört ticari işlem mevcuttur ve aynı alaşımlı çelikten başlamalarına rağmen, bu işlemler birbirinden tamamen farklı sonuçlar vermektedir.

Çubuk malzemeden işlenmiştir.En basit yaklaşım: yuvarlak bir çelik çubuk alın, uzunluğunu kesin ve son şekil olmayan her şeyi işleyerek çıkarın. Kurulumu ucuzdur - kalıp yok, dövme ekipmanı yok, sadece bir CNC torna tezgahı. Sorun şu ki, işleme çeliği iyileştirmez. Çubuk haddelenirken oluşan tane yapısını keser ve işlenmiş her yüzeyde metalin iç akış çizgilerini kırar. Bu kırılan akış çizgileri, darbe yüklemesi altında yorulma başlangıç ​​noktaları haline gelir. Ve son şekli oluşturmak için başlangıç ​​malzemesinin yaklaşık yarısını kestiğiniz için, malzeme kullanımı korkunçtur. İşlenmiş matkap uçları çok hafif işler için uygundur, ancak darbeli kaya delme işlemlerinde - matkap ucu her darbede piston darbesinin tamamını emer - uzun ömürlü olmazlar.

Soğuk ekstrüzyon.İşleme yönteminden daha iyi, ancak sınırlı. Soğuk ekstrüzyon, çelik kütüğü oda sıcaklığında aşırı basınç altında bir kalıba zorlar. Deformasyon, malzeme yoğunluğunu artırır ve tane yapısını bir miktar iyileştirir, ancak gereken kuvvetler muazzamdır; bu da kalıpların ve preslerin çok büyük, hassas taşlanmış ve pahalı olması gerektiği anlamına gelir. Soğuk ekstrüzyon, basit geometrilere sahip küçük çaplı uçlar için işe yarar, ancak daha büyük düğme uçlarının karmaşık iç profillerini işleyemez ve kalıp aşınma maliyetleri, üretim hacimleri için ekonomik olmamasına neden olur.

Sıcak ekstrüzyon.Bir uzlaşma. Kütük, deformasyon direncini azaltmak için yeniden kristalleşme noktasının altında, ara bir sıcaklığa ısıtılır. Presleme kuvvetleri soğuk ekstrüzyona göre daha düşüktür, bu da daha az kalıp aşınması ve daha düşük ekipman maliyetleri anlamına gelir. Ancak sıcaklık aralığı dardır ve hata payı yoktur. Çok sıcak olursa, metal düzensiz bir şekilde yeniden kristalleşmeye başlar. Çok soğuk olursa, soğuk ekstrüzyon kuvvetlerine geri dönersiniz. Sıcak ekstrüzyon, karmaşık olmayan şekillere sahip hafif hizmet tipi uç gövdeleri için işe yarar, ancak modern bir düğme ucunun uygun yıkama ve kesme atıklarının tahliyesi için ihtiyaç duyduğu derin, karmaşık oyukları üretemez.

Sıcak kalıp dövme.Sektörün bu yöntemi tercih etmesinin bir nedeni var. Çelik kütük 1100-1250°C'ye (yeniden kristalleşme sıcaklığının çok üzerinde) ısıtılır ve kontrollü basınç altında hassas bir kalıba preslenir. Metal, sıcak kil gibi kalıp boşluğunun her detayına akar ve soğuduğunda, hiçbir işleme veya soğuk işleme yönteminin eşleşemeyeceği bir tane yapısına, yoğunluğa ve iç bütünlüğe sahip olur. Sıcak kalıp dövme, dünya çapında düğme uçlu matkap ucu gövdesi üretiminin %80'inden fazlasını oluşturmaktadır ve darbeli delme uygulamaları için bu hakimiyet haklıdır.

1200°C'de Çeliğin İçinde Neler Oluyor?

Sıcak dövme yöntemiyle üretilen matkap ucunun, işlenmiş veya soğuk ekstrüzyon yöntemiyle üretilenlere göre üstün olmasını sağlayan dönüşüm, mikroyapısal düzeyde gerçekleşir ve bu dönüşümü anlamak önemlidir çünkü matkap ucunun yer altında ne kadar süre dayanacağını doğrudan belirler.

Kütük 1200°C'de dövme presine girdiğinde, işleme ve soğuk şekillendirmenin taklit edemeyeceği üç şey aynı anda gerçekleşir.

Birinci,İç kusurlar kaynakla kapatılmıştır.Her çelik kütük, döküm işleminden kalan mikroskobik gözeneklilik (küçük boşluklar) ve oksit veya sülfür parçacıkları gibi metalik olmayan kalıntılar içerir. Dövme presinin yüksek sıcaklıktaki sıkıştırma kuvveti altında, bu boşluklar çöker ve kaynaklanarak kapanır. Kalıntılar, gerilim yoğunlaştıran parçacıklar olarak kalmak yerine düzleşir ve dağılır. Sonuç olarak, malzeme yoğunluğu ölçülebilir derecede daha yüksektir ve daha da önemlisi, döngüsel darbe yüklemesi altında çatlaklara dönüşmeyi bekleyen daha az sayıda yerleşik çatlak başlatma noktası bulunur.

Saniye,Tahıl yapısı sıfırdan yeniden oluşturuluyor.Haddeleme veya döküm kütüğünden miras kalan kaba, düzensiz tane yapısı, ısı ve deformasyonun birleşimiyle tamamen parçalanır. Metal kalıp boşluğuna akarken, eski taneler ezilir ve ince, düzgün, eş eksenli taneler halinde yeniden oluşturulur - yaklaşık olarak tüm boyutlarda eşit olan bu taneler, çeliğe yalnızca ısıl işlemle elde edilmesi imkansız olan bir sertlik ve tokluk dengesi kazandırır. Doğru şekilde sıcak dövme yöntemiyle üretilmiş bir düğme uçlu matkap gövdesi, 35-45 HRC aralığında bir sertliğe ve binlerce piston darbesini çatlamadan absorbe edebilecek kadar yüksek darbe dayanıklılığına sahip olacaktır.

Bu, daha önceki matkap ucu üretiminde sorun yaratan temel bir malzeme sorununu çözüyor: sert ama kırılgan, dayanıklı ama yumuşak ikilemi. Isıl işlem görmüş işlenmiş çelik sert hale getirilebilir, ancak kırılgan hale gelir ve darbe altında çatlamaya eğilimlidir. Ya da dayanıklı hale getirilebilir, ancak o zaman çok yumuşak olur; hızla aşınır ve yük altında deforme olur. Sıcak dövme, parçayı şekillendirirken aynı zamanda tane yapısını incelterek bu ikilemi ortadan kaldırır. Aynı gövdede sertlik ve dayanıklılık elde edersiniz.

Üçüncü,Metal taneciklerinin akışı, yük yolunu takip eder.İşlenmiş bir parçada, haddelenmiş çubuk stoğundan gelen orijinal tane akış çizgileri parçanın içinden düz bir şekilde geçer ve işlenmiş bir yüzeyin onları kestiği her yerde sonlanır. Bu sonlanmalar zayıf noktalardır. Sıcak dövme bir parçada, metal taneleri deformasyon sırasında akış yönü boyunca hizalanır ve kalıp, bu akış yönünün kullanım sırasında birincil yük yollarını takip edecek şekilde tasarlanır. Bir düğme uçlu matkap ucu için bu, tane akışının iç yıkama boşluklarının etrafını sardığı, matkap ucunun eteği boyunca sürekli olarak ilerlediği ve darbe yüklerinin şafttan kesme yüzeyine geçtiği omuzda yoğunlaştığı anlamına gelir. Metalin iç mimarisi, karşılaşacağı kuvvetlerle hizalanır ve bu hizalama, aynı uygulamada aynı malzemeden işlenmiş bir matkap ucu gövdesine kıyasla yorulma ömrünü %30 veya daha fazla önemli ölçüde uzatır.

Matkap Yüzeyinde Sıcak Dövmenin Anlamı

Sondajcı için tüm bu metalurji, vardiyadan vardiyaya kendini gösteren pratik sonuçlara dönüşüyor.

Matkap ucu gövdesi omuz kısmında çatlamaz. İşlenmiş matkap ucu gövdeleri için en yaygın felaket niteliğindeki arıza modu, pistonun darbe yükünün yoğunlaştığı etek-yüzey geçişinde oluşan çevresel bir çatlaktır. Sıcak dövme gövdeler buna karşı dirençlidir çünkü tane akışı bu bölüm boyunca süreklidir.

Matkap ucu çapını daha uzun süre korur. Dövme gövde, işlenmiş veya düzensiz ısıl işlem görmüş gövdelerde oluşabilen yumuşak noktalar olmadan, her yerinde homojen sertlik ve aşınma direncine sahiptir. Ölçü sırası eşit şekilde aşınır ve matkap ucu ilk metreden son metreye kadar tutarlı delik çapı üretir.

Uçlar yerinde kalır. Bir gövde darbe altında mikroskobik olarak deforme olduğunda (ve her gövde bir miktar deforme olur), karbür düğmeleri yuvalarında tutan sıkı geçme gevşeyebilir. Daha yüksek tokluğa ve daha iyi yorulma direncine sahip dövme bir gövde, yuva boyutlarını daha fazla döngü boyunca koruyarak uçların yerinde kalmasını sağlar ve aşınmış bir ucu hurda metale dönüştüren uç kaybını önler.

Satın Alırken Nelere Dikkat Etmelisiniz?

Teknik özellik sayfasında "forged" yazan her düğme parçası aynı kalitede değildir. Kaliteli dövme işlemini sıradan üretimden ayıran iki şey vardır:

Sıcaklık kontrolü.Matkap uçlarında kullanılan çoğu alaşımlı çelik için (tipik olarak 42CrMo veya benzeri nikel-krom-molibden kaliteleri) dövme sıcaklığı aralığı dardır. Çok yüksek sıcaklık, tane büyümesini hızlandırarak tokluğu azaltan iri taneler üretir. Çok düşük sıcaklık ise metalin kalıba düzgün bir şekilde akmamasına, doldurulmamış bölümlerin veya keskin köşelerde iç gerilim yoğunlaşmalarının oluşmasına neden olur. Kaliteli bir dövme işlemi, kütük sıcaklığını sürekli olarak izler ve belirtilen aralığın dışındaki her şeyi reddeder.

Kalıp durumu ve soğutma.Dövme kalıpları, sürekli üretim sırasında kalıp tutucudaki aktif su soğutma devreleri sayesinde 200-300°C sıcaklıkta çalışır. Kalıp sıcaklığı bu aralığın üzerine çıkarsa, kalıp çeliği yumuşar ve boyutsal doğruluk azalır. Eğer altına düşerse, gelen sıcak kütükten kaynaklanan termal şok kalıp yüzeyinde çatlaklara neden olabilir. Tutarlı kalıp sıcaklığı, tutarlı uç boyutları anlamına gelir ve tutarlı boyutlar, her ucun bir öncekiyle aynı performansı göstermesi anlamına gelir.