Efeito térmico no cortador PDC

Sabe-se que as brocas PDC são muito mais eficientes do que as brocas de rolos cônicos, mas tradicionalmente isso só é visto durante a perfuração de rochas macias. Isso pode ser devido ao fato de que 50% da energia para perfuração pode ser dissipada por uma fresa desgastada. Além do desgaste causado pela interação entre a rocha e o cortador, os efeitos térmicos podem acelerar a taxa de desgaste do cortador.

Se os efeitos térmicos fossem desprezados, isso poderia resultar no desgaste da broca sendo simplesmente uma função da carga aplicada a uma broca e da distância percorrida enquanto em contato com a rocha. Como sabemos, este não é o caso. Os efeitos térmicos têm um impacto na taxa de desgaste das brocas.

Afirma-se que o desgaste abrasivo do metal está relacionado com a relação de dureza do material abrasivo e do metal. Para abrasivos macios com uma relação inferior a 1,2, a relação de desgaste é baixa. Como a relação de dureza relativa excede 1,2, a taxa de desgaste aumenta consideravelmente.

Ao olhar para o quartzo, que está entre 20-40% de muitas formações rochosas, a dureza varia entre 9,8-11,3GPa e a do carboneto de tungstênio é 10-15GPa. Essas faixas resultam em uma razão que varia de 0,65 a 1,13, classificando essa relação como abrasivo macio. Quando o carboneto de tungstênio é usado para cortar rochas em ou abaixo de 350 oC, eles experimentam uma taxa de desgaste semelhante à de um abrasivo macio, como esperado.

Quando a temperatura ultrapassa 350 oC, o desgaste é acelerado e se associa melhor ao de um abrasivo duro. A partir disso, conclui-se que o desgaste aumenta por efeito térmico. Para reduzir o desgaste do PDC, seria vantajoso controlar a temperatura das fresas.

Quando o estudo dos efeitos térmicos no desgaste do PDC começou, 750oC era a temperatura operacional máxima segura. Esta temperatura foi estabelecida, pois abaixo desta temperatura houve microlascamento do desgaste observado na fresa.

Acima de 750 ℃ ​​grãos de diamante completos estavam sendo removidos da camada de diamante e ao atingir temperaturas acima de 950 ℃ o pino de carboneto de tungstênio experimentou deformação plástica. O entendimento das fresas e da geometria do bit PDC deve ser preciso para fornecer informações adequadas ao fazer uma seleção de bit.

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