I. PDC-ის თერმული ცვეთა და კობალტის მოცილება
PDC-ის მაღალი წნევის სინთეზირების პროცესში, კობალტი მოქმედებს როგორც კატალიზატორი, რომელიც ხელს უწყობს ბრილიანტისა და ბრილიანტის პირდაპირ შერწყმას და ბრილიანტის ფენასა და ვოლფრამის კარბიდის მატრიცას ერთ მთლიანობად აქცევს, რის შედეგადაც PDC-ის საჭრელი კბილები შესაფერისია ნავთობის საბადოების გეოლოგიური ბურღვისთვის მაღალი სიმტკიცით და შესანიშნავი ცვეთისადმი გამძლეობით.
ბრილიანტების თბომდგრადობა საკმაოდ შეზღუდულია. ატმოსფერული წნევის ქვეშ, ბრილიანტის ზედაპირი შეიძლება გარდაიქმნას დაახლოებით 900℃ ან უფრო მაღალ ტემპერატურაზე. გამოყენების დროს, ტრადიციული PDC-ები, როგორც წესი, დაახლოებით 750℃-ზე იშლება. მყარი და აბრაზიული ქანების ფენებში ბურღვისას, PDC-ებს შეუძლიათ ადვილად მიაღწიონ ამ ტემპერატურას ხახუნის სითბოს გამო და მყისიერი ტემპერატურა (ანუ ლოკალიზებული ტემპერატურა მიკროსკოპულ დონეზე) შეიძლება კიდევ უფრო მაღალი იყოს, გაცილებით აღემატებოდეს კობალტის დნობის წერტილს (1495°C).
სუფთა ბრილიანტთან შედარებით, კობალტის არსებობის გამო, ბრილიანტი გრაფიტად გარდაიქმნება დაბალ ტემპერატურაზე. შედეგად, ბრილიანტის ცვეთა გამოწვეულია ლოკალიზებული ხახუნის სიცხით გამოწვეული გრაფიტიზაციით. გარდა ამისა, კობალტის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი გაცილებით მაღალია, ვიდრე ბრილიანტის, ამიტომ გაცხელებისას, ბრილიანტის მარცვლებს შორის შეკავშირება შეიძლება დაირღვეს კობალტის გაფართოებით.
1983 წელს ორმა მკვლევარმა სტანდარტული PDC ალმასის ფენების ზედაპირზე ალმასის მოცილების დამუშავება ჩაატარა, რამაც მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა PDC კბილების მუშაობა. თუმცა, ამ გამოგონებას სათანადო ყურადღება არ მიუქცევია. მხოლოდ 2000 წლის შემდეგ, PDC ალმასის ფენების უფრო ღრმა გაგების შემდეგ, ბურღების მომწოდებლებმა დაიწყეს ამ ტექნოლოგიის გამოყენება კლდის ბურღვაში გამოყენებულ PDC კბილებზე. ამ მეთოდით დამუშავებული კბილები შესაფერისია მაღალი აბრაზიული წარმონაქმნებისთვის, რომლებსაც აქვთ მნიშვნელოვანი თერმული მექანიკური ცვეთა და მათ ჩვეულებრივ „დეკობალტირებულ“ კბილებს უწოდებენ.
ეგრეთ წოდებული „დეკობალტი“ მზადდება PDC-ის დასამზადებლად ტრადიციული მეთოდით, შემდეგ კი მისი ალმასის ფენის ზედაპირი იძირება ძლიერ მჟავაში, რათა მჟავა გრავირების პროცესით მოიხსნას კობალტის ფაზა. კობალტის მოცილების სიღრმემ შეიძლება მიაღწიოს დაახლოებით 200 მიკრონს.
ორ იდენტურ PDC კბილზე (რომელთაგან ერთს ალმასის ფენის ზედაპირზე კობალტის მოცილების დამუშავება ჩაუტარდა) ჩატარდა მძიმე ცვეთის ტესტი. 5000 მ გრანიტის მოჭრის შემდეგ აღმოჩნდა, რომ კობალტის გარეშე PDC-ის ცვეთის სიჩქარე მკვეთრად გაიზარდა. ამის საპირისპიროდ, კობალტის გარეშე PDC-მ შეინარჩუნა შედარებით სტაბილური ჭრის სიჩქარე დაახლოებით 15000 მ ქანის მოჭრისას.
2. PDC-ის გამოვლენის მეთოდი
PDC კბილების აღმოსაჩენად ორი სახის მეთოდი არსებობს: დესტრუქციული ტესტირება და არადესტრუქციული ტესტირება.
1. დესტრუქციული ტესტირება
ეს ტესტები მიზნად ისახავს ჭაბურღილის პირობების მაქსიმალურად რეალისტურად სიმულირებას, რათა შეფასდეს კბილების საჭრელი მუშაობის ეფექტურობა ასეთ პირობებში. დესტრუქციული ტესტირების ორი ძირითადი ფორმაა ცვეთამედეგობის ტესტები და დარტყმისმედეგობის ტესტები.
(1) ცვეთისადმი მდგრადობის ტესტი
PDC ცვეთის წინააღმდეგობის ტესტების შესასრულებლად გამოიყენება სამი ტიპის აღჭურვილობა:
ა. ვერტიკალური სახრახნისი (VTL)
ტესტის დროს, თავდაპირველად, PDC ბურღი VTL დაზგაზე დაამაგრეთ და მის გვერდით ქანის ნიმუში (ჩვეულებრივ, გრანიტი) მოათავსეთ. შემდეგ, ქანის ნიმუში გარკვეული სიჩქარით შემოატრიალეთ დაზგის ღერძის გარშემო. PDC ბურღი ქანის ნიმუშში კონკრეტული სიღრმით ჭრის. ტესტირებისთვის გრანიტის გამოყენებისას, ჭრის ეს სიღრმე, როგორც წესი, 1 მმ-ზე ნაკლებია. ეს ტესტი შეიძლება იყოს მშრალი ან სველი. „მშრალი VTL ტესტირების“ დროს, როდესაც PDC ბურღი ქანს ჭრის, გაგრილება არ გამოიყენება; წარმოქმნილი ხახუნის სითბო შედის PDC-ში, რაც აჩქარებს ალმასის გრაფიტიზაციის პროცესს. ტესტირების ეს მეთოდი შესანიშნავ შედეგებს იძლევა PDC ბურღების შეფასებისას ისეთ პირობებში, რომლებიც მოითხოვს მაღალი ბურღვის წნევას ან მაღალი ბრუნვის სიჩქარეს.
„სველი VTL ტესტი“ PDC-ის სიცოცხლის ხანგრძლივობას ადგენს ზომიერი გათბობის პირობებში ტესტირების დროს PDC კბილების წყლით ან ჰაერით გაგრილებით. ამიტომ, ამ ტესტის ცვეთის მთავარი წყარო ქანის ნიმუშის დაფქვაა და არა გათბობის კოეფიციენტი.
B, ჰორიზონტალური სახრახნისი
ეს ტესტი ასევე ტარდება გრანიტზე და ტესტის პრინციპი ძირითადად იგივეა, რაც VTL-ის. ტესტის დრო მხოლოდ რამდენიმე წუთია და გრანიტსა და PDC კბილებს შორის თერმული შოკი ძალიან შეზღუდულია.
PDC მექანიზმების მომწოდებლების მიერ გამოყენებული გრანიტის ტესტირების პარამეტრები განსხვავებული იქნება. მაგალითად, შეერთებულ შტატებში Synthetic Corporation-ისა და DI Company-ის მიერ გამოყენებული ტესტირების პარამეტრები ზუსტად იგივე არ არის, მაგრამ ისინი ტესტებისთვის იყენებენ ერთსა და იმავე გრანიტის მასალას, უხეშად ან საშუალო გრადუსამდე პოლიკრისტალურ ვაგმატურ ქანს ძალიან მცირე ფორიანობით და 190 მპა შეკუმშვის სიმტკიცით.
გ. ცვეთის კოეფიციენტის საზომი ინსტრუმენტი
მითითებულ პირობებში, PDC-ის ალმასის ფენა გამოიყენება სილიციუმის კარბიდის სახეხი ბორბლის მოსაპირკეთებლად, ხოლო სახეხი ბორბლის ცვეთის სიჩქარისა და PDC-ის ცვეთის სიჩქარის თანაფარდობა აღებულია PDC-ის ცვეთის ინდექსად, რომელსაც ცვეთის კოეფიციენტი ეწოდება.
(2) დარტყმისადმი მდგრადობის ტესტი
დარტყმითი ტესტირების მეთოდი გულისხმობს PDC კბილების 15-25 გრადუსიანი კუთხით დამონტაჟებას და შემდეგ ობიექტის გარკვეული სიმაღლიდან ჩამოშვებას, რათა ვერტიკალურად დაეცეს PDC კბილებზე ალმასის ფენა. ვარდნილი ობიექტის წონა და სიმაღლე მიუთითებს სატესტო კბილის მიერ განცდილ დარტყმის ენერგიის დონეს, რომელიც თანდათან შეიძლება გაიზარდოს 100 ჯოულამდე. თითოეული კბილი შეიძლება დაზიანდეს 3-7-ჯერ, სანამ მისი შემდგომი ტესტირება შეუძლებელი გახდება. როგორც წესი, თითოეული ტიპის კბილის მინიმუმ 10 ნიმუში ტესტირდება თითოეულ ენერგეტიკულ დონეზე. რადგან კბილების დარტყმისადმი წინააღმდეგობის დიაპაზონი არსებობს, თითოეულ ენერგეტიკულ დონეზე ტესტის შედეგები წარმოადგენს თითოეული კბილის დარტყმის შემდეგ ალმასის დახეთქვის საშუალო ფართობს.
2. არადესტრუქციული ტესტირება
ყველაზე ფართოდ გამოყენებული არადესტრუქციული ტესტირების ტექნიკა (ვიზუალური და მიკროსკოპული დათვალიერების გარდა) არის ულტრაბგერითი სკანირება (Cscan).
C სკანირების ტექნოლოგიას შეუძლია მცირე დეფექტების აღმოჩენა და დეფექტების ადგილმდებარეობისა და ზომის დადგენა. ამ ტესტის ჩატარებისას, ჯერ PDC კბილი მოათავსეთ წყლის ავზში, შემდეგ კი დაასკანირეთ ულტრაბგერითი ზონდით;
ეს სტატია გადაბეჭდილია „საერთაშორისო ლითონის დამუშავების ქსელი„
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 21 მარტი
