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聚晶金剛石復合片殘余熱應力的影響因素分析

聚晶金剛石復合片殘余熱應力的影響因素分析

發布日期:2015-11-5 16:17:53  信息來源:本站原創

    導讀:殘余熱應力是影響聚晶金剛石復合片(pdc)性能好壞的***重要因素之一。考慮聚晶金剛石層(pcd)與硬質合金層厚度比以及pdc 壓制過程中燒結溫度的波動對聚晶金剛石復合片殘余熱應力的影響,在ansys 中建立pdc 模型,運用熱-結耦合法分析pdc 的殘余熱應力。計算表明,隨著pcd 層與硬質合金層厚度比由0.067 增加到0.333,pcd 層表面中心的壓應力由1.61 gpa 降低到380 mpa,pcd 層***大徑向壓應力由1.61 gpa 降低1.03 gpa 左右,而pcd 層邊緣靠近界面附近***大軸向拉應力逐漸增大;隨著pdc 壓制過程中燒結溫度由1 000 ℃升高到1 500 ℃,pcd 層的***大徑向壓應力、***大軸向拉應力以及***大剪應力等均逐漸增大。認為,在研究pdc 合成新工藝過程中,應在保證pdc 使用壽命的前提下盡量降低pcd 層與硬質合金層厚度比;必須盡量切斷原材料以及人為操作對溫度的影響。
    關鍵詞:聚晶金剛石復合片(pdc); 燒結溫度; 殘余熱應力
    聚晶金剛石復合片(簡稱pdc)鉆頭因具有極高層和軟硬交錯地層時,pdc 鉆頭的使用仍然受到較大的耐磨性、抗沖擊韌性及銳利的切削刃,在地質和限制。這是因為pdc 是在高溫、高壓(1 300~1 500 ℃、石油鉆探中被廣泛應用。聚晶金剛石層(簡稱pcd ) 條件下由金剛石微粉與硬質合金基體燒結而成層)能始終保持銳利的切削刃,因而廣泛用于地質、的,而由于金剛石與硬質合金的熱膨脹系數相差太大,石油及煤田鉆探中,在軟至中硬巖層中獲得了非常在卸壓冷卻過程中, pdc 容易在界面產生很大的殘余好的使用效果 .隨著pdc 工藝水平的不斷提高,熱應力,這種殘余熱應力的存在使復合片強度降低,pdc 鉆頭的適用領域和用量得到不斷擴大。據統計,尤其在承受較強外力或溫度變化較大時,金剛石層容pdc 鉆頭的進尺量占油田鉆探總進尺比例已由10 a 易破損或從基體上剝落,導致它失去切削能力而失效。前的16%增加到了目前的約60%.而在鉆進硬地因此,研究pdc 殘余熱應力具有非常重要的意義。
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