Effetto termico sulla taglierina PDC

È noto che le punte PDC sono molto più efficienti delle punte a rullo, ma questo è tradizionalmente visto solo durante la perforazione di rocce tenere. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che il 50% dell'energia per la perforazione può essere dissipata da una fresa usurata. Oltre all'usura causata dall'interazione tra la roccia e la fresa, gli effetti termici possono accelerare la velocità di usura della fresa.

Se si trascurassero gli effetti termici, l'usura della punta potrebbe essere semplicemente una funzione del carico applicato alla punta e della distanza percorsa a contatto con la roccia. Come sappiamo, non è così. Gli effetti termici hanno un impatto sulla velocità di usura dei bit.

Si afferma che l'usura abrasiva del metallo è correlata al rapporto di durezza del materiale abrasivo e del metallo. Per abrasivi morbidi con un rapporto inferiore a 1,2, il rapporto di usura è basso. Poiché il rapporto tra la durezza relativa supera 1,2, il tasso di usura aumenta considerevolmente.

Quando si osserva il quarzo, che è compreso tra il 20 e il 40% di molte formazioni rocciose, la durezza varia tra 9,8-11,3 GPa e quella del carburo di tungsteno è 10-15 GPa. Questi intervalli si traducono in un rapporto che varia da 0,65 a 1,13, classificando questa relazione come abrasivo morbido. Quando il carburo di tungsteno viene utilizzato per il taglio di rocce a una temperatura pari o inferiore a 350 oC, si verifica un tasso di usura simile a quello di un abrasivo morbido come previsto.

Quando la temperatura supera i 350 oC, l'usura è accelerata e si associa meglio a quella di un abrasivo duro. Da ciò si conclude che l'usura aumenta per effetto termico. Per ridurre l'usura del PDC, sarebbe vantaggioso controllare la temperatura delle lame.

Quando è iniziato lo studio degli effetti termici sull'usura del PDC, 750oC era la massima temperatura di esercizio sicura. Questa temperatura è stata stabilita, perché al di sotto di questa temperatura il microchipping era l'usura vista sulla fresa.

Al di sopra di 750 ℃ ​​i grani di diamante pieno venivano rimossi dallo strato di diamante e quando si raggiungevano temperature superiori a 950 ℃ il perno in carburo di tungsteno subiva una deformazione plastica. La comprensione delle frese e della geometria della punta PDC deve essere precisa per fornire informazioni adeguate quando si effettua una selezione della punta.

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