PDC Matkap Uçlarının Yaygın Arıza Modları ve Neden Analizi
Genel Bakış Bir madencilik PDC (polikristalin elmas kompakt) matkap ucu, matkap ucu gövdesi, PDC kesici uçları ve ölçü koruyucu karbürden oluşur. Hem PDC kesici uçları hem de ölçü koruyucu karbür, matkap ucu gövdesine lehimlenmiştir. Sondaj sırasında, tork ve aşağı doğru kuvvet, sondaj kulesinden matkap dizisi aracılığıyla matkap ucuna iletilir; kaya parçalanması PDC kesici uçları tarafından gerçekleştirilirken, ölçü koruyucu karbür, aşınmayı yavaşlatmak için matkap ucu gövdesini çevresinde korur. Matkap ucu yüzeyindeki gerilme durumu oldukça karmaşık olduğundan, formasyon koşulları, sondaj prosedürü ve ekipman seçimi, operatör becerisi ve matkap ucunun kalite kontrolü gibi birçok faktör performansı etkileyebilir ve çeşitli arıza modlarına yol açabilir. Saha araştırmalarına ve arızalı matkap uçlarının sistematik analizine dayanarak, aşağıdakiler ana arıza türlerini ve nedenlerini özetlemektedir.
I. PDC Kesicilerin Arızaları PDC kesiciler, matkap ucunun kayayı parçalayan temel elemanlarıdır ve çeşitli şekillerde arızalanabilirler:
Normal aşınma, uzun süreli kaya kesiminden kaynaklanan beklenen malzeme kaybıdır. Elmas tablasının ve sertleştirilmiş karbür alt tabakanın kademeli aşındırıcı aşınması şeklinde ortaya çıkar. Aşınmış yüzey, belirgin kırılma veya dökülme olmaksızın pürüzsüzdür ve kabul edilebilir kullanım ömrü sonu aşınması olarak kabul edilir.
Kesici ucun tamamen ayrılması (tamamen kopması): Kesici ucun tamamen kopması, lehimleme cebinin boş kalması ve uç arızasına neden olması anlamına gelir.
Başlıca nedenler
Matkap ucunda termal hasar (yanma): Kuru delme veya tıkalı matkap ucu su kanalları, yüksek hızlı kesim sırasında yeterli soğutmayı engeller ve matkap ucundaki sıcaklıkları hızla yükseltir. Sıcaklık, lehim dolgusunun erime veya bozulma eşiğini aşarsa, lehim bağlantısı başarısız olur ve kesici uç düşer.
Yetersiz lehimleme proses kontrolü: Yetersiz ön temizleme, soğuk veya gözenekli lehim bağlantıları, uygunsuz gaz giderme veya yetersiz lehim sonrası ısıl işlem/bekletme süresi, bağlantı mukavemetini azaltabilir ve kesici ucun ayrılmasına yol açabilir.
Karşı önlemler
Üretim tarafı: Lehimleme için sıkı proses kontrolü uygulayın — sağlam bağlantılar elde etmek için temiz yüzeyler, uygun lehim dolguları ve tutarlı lehim sonrası ısıl işlem sağlayın.
Saha tarafı: Temiz su kullanarak ıslak sondaj yapın ve kuru sondajdan kaçının; uzun delikler açmadan veya matkap borusu eklemeden önce, ağız kısmındaki geri dönüş akışını doğrulayın ve soğutma kaybını önlemek için matkap ucu su geçişlerinin engellenmediğini kontrol edin.
Elmas tablasının kırılması/yongalanması: Yongalanma, elmas tablasının pul pul dökülmesi veya kırılması şeklinde sık görülen bir arıza türüdür; şiddetli vakalarda elmas tablası ve karbür alt tabaka birlikte koparak kesme yeteneğinin anında kaybına neden olur.
Başlıca nedenler
Yetersiz kesici dayanıklılığı veya yapışma: Darbe dayanımı düşük veya elmas tabla ile karbür alt tabaka arasında zayıf yapışma olan kesiciler, şok yükleri altında kırılmaya eğilimlidir.
Yanlış delme parametreleri: Aşırı ilerleme/aşağı doğru kuvvet, kesicilerin dayanım sınırlarının ötesinde yüklere maruz kalmasına neden olur.
Zorlu oluşum koşulları: Çok sert, yüksek oranda parçalanmış oluşumlar, kesicinin darbe dayanıklılığını aşan yüksek darbe yükleri oluşturur.
Uygun olmayan uç tasarımı: "Daha sert zemin → daha büyük kesme/eğim açısı" prensibine uyulmaması, kesicilerin sert zeminler için çok agresif bir geometriye sahip olmasına, gerilimi artırmasına ve talaş oluşumunu teşvik etmesine neden olabilir.
Dış engeller: Delikte ankrajlar, kaya cıvataları veya takviye demirleriyle karşılaşmak, talaş kesicilerde ani şoklara neden olabilir.
Karşı önlemler
Üreticinin çalışma parametreleri hakkındaki önerilerine uyun ve besleme hızını ve dönüş hızını, şekillendirilmiş malzemenin sertliğine uygun şekilde ayarlayın.
Formasyon yapısına uygun kesici uç ve matkap ucu geometrisi seçin: Daha sert formasyonlarda saldırı agresifliğini azaltmak ve darbe yüklerini düşürmek için kesme/eğim açısını artırın.
Daha yüksek darbe dayanıklılığına sahip kesiciler kullanın veya elmas tablasının dış şeklini değiştirin (örneğin, dışbükey/kavisli profiller, benzer üretim koşulları altında düz tablalara göre genellikle daha iyi darbe direnci sunar).
Kaya cıvataları veya ankrajlar gibi bilinen engellerden kaçınmak için delik açma yörüngelerini planlayın.
Elmas tablası ile alt tabaka arasında ayrılma (delaminasyon): Delaminasyon, elmas tablasının sertleştirilmiş karbür alt tabakadan ayrılmasıdır ve kesici bütünlüğünün kaybına yol açar.
Başlıca nedenler
Elmas tabla ile karbür alt tabaka arasında büyük artık arayüzey gerilimleri ve termal genleşme katsayılarında uyumsuzluk mevcuttur. Kesme işlemi sırasında oluşan ısı ve yıkama sıvısından kaynaklanan hızlı soğutma, termal gerilimlere neden olur; üretimden kaynaklanan artık gerilimler ve uygulanan darbe yükleriyle birleştiğinde, bunlar elmas tablanın soyulmasına yol açabilir.
Karşı önlemler
Üretimde, artık gerilimleri en aza indirmek için uyumlu yapıştırma/lehimleme malzemeleri ve işlem parametreleri seçin. Arayüzey gerilimini gidermek veya telafi etmek için sinterleme/lehimleme işlemlerini optimize edin.
Bağlanma mukavemetini ve yapısal kararlılığı artırmak için alt tabaka arayüz geometrisini yeniden tasarlayarak (örneğin, kademeli veya anahtarlı arayüzler) mekanik kenetlenmeyi iyileştirin.
II. Matkap Ucu Gövde Arızaları Matkap ucu gövde arızaları tipik olarak bıçak (ölçüm kanadı) kırılmaları şeklinde kendini gösterir. Bu arızalar çoğunlukla matris (sinterlenmiş) matkap ucu gövdelerinde meydana gelir; çelik gövdeli matkap uçları, daha yüksek malzeme tokluğu nedeniyle bıçak kırılmasına daha az eğilimlidir.
Başlıca nedenler
Yanlış takma/çıkarma uygulamaları: Matris kron uçları genellikle tek bir sinterleme adımında toz metalurjisi ile oluşturulur. Aşınmaya dayanıklı olsalar da, matris malzemeleri daha az sünektir. Uç takma veya çıkarma sırasında bıçaklara vurmak (örneğin, bıçaklara çekiçle vurmak) kanatların kolayca kırılmasına neden olabilir.
Yetersiz sinterleme kontrolü: Eksik sinterleme veya metal tozunun tamamen birleşmediği "soğuk" noktalar, matriste zayıf bölgeler veya kalıntılar oluşturarak yapısal mukavemeti azaltır ve kullanım sırasında bıçak kırılma olasılığını artırır.
Karşı önlemler
Operasyonel: Makyaj ve temizleme prosedürlerini standartlaştırın. Uçları tutmak için uygun aletler (anahtarlar, kaldırma maşaları veya çıkarma cihazları) kullanın ve bıçaklara doğrudan çarpmaktan kaçının.
Üretim kalitesi: Sinterleme işleminde sıkı kontrol uygulayın ve toz kalitesini ve tam konsolidasyonu sağlamak, sinterlenmemiş kalıntıları ve zayıf bölgeleri önlemek için metal toz hammaddesinin düzenli testlerini gerçekleştirin.
Sonuç olarak, PDC matkap ucu arızalarının etkili bir şekilde önlenmesi ve azaltılması, tasarım, üretim, sondaj parametreleri ve saha operasyonları genelinde koordineli kontrol gerektirir. Matkap ucu tasarımının ve kesici seçiminin formasyon koşullarına uygun olması, lehimleme ve sinterleme kalite kontrolünün titizlikle sürdürülmesi, sondaj sırasında uygun soğutma ve yıkamanın sağlanması ve standartlaştırılmış taşıma prosedürlerinin izlenmesi, arıza oranlarını önemli ölçüde azaltacak ve matkap ucu ömrünü uzatacaktır.
