Effet thermique sur PDC Cutter

On sait que les trépans PDC sont beaucoup plus efficaces que les trépans coniques à rouleaux, mais cela ne se voit traditionnellement que lors du forage de roches tendres. Cela pourrait être dû au fait que 50 % de l'énergie nécessaire au perçage peut être dissipée par une fraise usée. En plus de l'usure causée par l'interaction entre la roche et la fraise, les effets thermiques peuvent accélérer la vitesse d'usure d'une fraise.

Si les effets thermiques étaient négligés, il pourrait en résulter que l'usure du trépan serait simplement fonction de la charge appliquée à un trépan et de la distance parcourue en contact avec la roche. Comme nous le savons, ce n'est pas le cas. Les effets thermiques ont un impact sur la vitesse à laquelle les mèches s'usent.

Il est indiqué que l'usure abrasive du métal est liée au rapport de dureté du matériau abrasif et du métal. Pour les abrasifs doux avec un rapport inférieur à 1,2, le taux d'usure est faible. Lorsque le rapport de dureté relative dépasse 1,2, le taux d'usure augmente considérablement.

Lorsque l'on regarde le quartz, qui représente de 20 à 40 % de nombreuses formations rocheuses, la dureté varie entre 9,8 et 11,3 GPa et celle du carbure de tungstène est de 10 à 15 GPa. Ces plages se traduisent par un rapport qui varie de 0,65 à 1,13, classant cette relation comme un abrasif doux. Lorsque le carbure de tungstène est utilisé pour couper des roches à ou en dessous de 350 oC, ils subissent un taux d'usure similaire à celui d'un abrasif doux comme prévu.

Lorsque la température dépasse 350 oC, l'usure est accélérée et s'associe mieux à celle d'un abrasif dur. On en conclut que l'usure augmente par effet thermique. Pour réduire l'usure du PDC, il serait avantageux de contrôler la température des couteaux.

Lorsque l'étude des effets thermiques sur l'usure du PDC a commencé, 750 oC était la température de fonctionnement maximale en toute sécurité. Cette température a été établie, car en dessous de cette température le micro-écaillage était l'usure constatée sur la fraise.

Au-dessus de 750℃, des grains de diamant complets ont été retirés de la couche de diamant et lorsque des températures supérieures à 950℃ ont été atteintes, le goujon en carbure de tungstène a subi une déformation plastique. La compréhension des fraises et de la géométrie du bit PDC doit être précise pour fournir des informations adéquates lors de la sélection d'un bit.

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