金刚石工具胎体性能的弱化问题研究

本文研究了金刚石工具胎体材料的性能“弱化”问题。提出了“弱化”胎体材料的某些性能，对于提高工具切割使用性能是一种有效方法。“弱化”的效果和“弱化”的程度可以分别用切割指数Ｚ和耐磨性失重Δｍ来表怔。建立了切割指数Ｚ与胎体耐磨性失重Δｍ之间的关系，将“弱化”的设计思想具体化和实用化。

胎体弱化颗粒材质对WC基孕镶金刚石钻头胎体磨损性能的影响

采用热压烧结法,以WC基混合粉末和MBD8人造金刚石为原材料,通过改变添加至胎体中的胎体弱化颗粒材质,制备钻进打滑地层用WC基孕镶金刚石钻头,并进行钻进试验。采用室内钻进及SEM扫描电镜分析等手段研究不同胎体弱化颗粒材质对钻头胎体结构、力学性能和摩擦磨损行为的影响。结果表明:粒径小于425μm的Si C颗粒由于其脆性特性,适当浓度的Si C颗粒能够减少单位面积上金刚石颗粒数,利于唇面比压的提高,进而提高钻头碎岩效率;棕刚玉颗粒的脆性破损断裂的能力较差,无法有效剥落以增加胎体的粗糙度,并促进金刚石的新陈代谢;硬质合金钢丸颗粒由于本身性质导致其无法有效促进金刚石出刃,不宜作为胎体耐磨损性弱化颗粒材质。

硬质磨粒对孕镶金刚石钻头胎体磨损性能的影响

基于孕镶金刚石钻头在坚硬复杂地层钻进效率低的现象,将SiC、棕刚玉和合金钢丸作为胎体耐磨性弱化颗粒添加至胎体中,采用室内钻进及SEM扫描电镜分析等手段研究硬质磨粒材质对胎体力学性能和摩擦磨损行为的影响。结果表明:在胎体中添加适当材质的硬质磨粒,可提高钻头的钻进时效,能够避免钻进打滑现象;SiC磨粒对胎体的耐磨性、抗弯强度等力学性能影响较明显,宜作为胎体耐磨性弱化颗粒,其浓度宜控制在20%~40%之间,粒径在425~500μm之间;硬质磨粒在胎体中一方面利用其易脆性破碎的物理力学特性改善胎体微观磨损形貌,为金刚石正常出刃创造前提条件;另一方面破碎脱落的游离态磨粒利用其硬脆特性能够直接对单颗粒金刚石产生修锐效应。