PDCカッターへの熱効果

PDCビットはローラーコーンビットよりもはるかに効率的であることが知られていますが、これは伝統的に柔らかい岩を掘削しているときにのみ見られます。これは、ドリルのエネルギーの50％が摩耗したカッターによって放散される可能性があるという事実が原因である可能性があります。岩とカッターの間の相互作用によって引き起こされる摩耗に加えて、熱効果はカッターが摩耗する速度を加速する可能性があります。

熱の影響を無視すると、ビットに加えられた荷重と岩に接触している間に移動した距離の関数であるビット摩耗が発生する可能性があります。ご存知のように、そうではありません。熱の影響は、ビットの摩耗率に影響を与えます。

金属のアブレシブ摩耗は、アブレシブ材料と金属の硬度比に関係していると言われています。比率が1.2未満の軟質研磨剤の場合、摩耗率は低くなります。相対硬度比が1.2を超えると、摩耗率が大幅に増加します。

多くの岩層の20〜40％に相当する石英を見ると、硬度は9.8〜11.3GPaの範囲であり、炭化タングステンの硬度は10〜15GPaです。これらの範囲は、0.65から1.13の範囲の比率になり、この関係を軟質研磨剤として分類します。 350 oC以下で岩石を切断するために炭化タングステンを使用すると、予想どおり、軟質研磨剤と同様の摩耗率が発生します。

温度が350oCを超えると、摩耗が加速し、硬質研磨剤の摩耗との関連性が高まります。このことから、熱効果により摩耗が増加すると結論付けられます。 PDCの摩耗を減らすには、カッターの温度を制御することが有利です。

PDC摩耗に対する熱の影響の研究が始まったとき、750oCが最大の安全な動作温度でした。この温度より下ではマイクロチップがカッターに見られる摩耗であったため、この温度が確立されました。

750℃を超えると完全なダイヤモンド粒子がダイヤモンド層から除去され、950℃を超える温度に達すると、炭化タングステンスタッドが塑性変形しました。ビットを選択するときに適切な情報を提供するには、カッターとPDCビットの形状を正確に理解する必要があります。

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