Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ PCD РЕЖУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ КОМПЛЕКТАЦИИ PDC БУРОВЫХ ДОЛОТ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-9-745-751

Полный текст:

Аннотация

В настоящей работе проведено исследование износостойкости режущих элементов PCD марки GES 1313 фирмы Е6 в виде цилиндров диаметром 13,44  мм и высотой 13  мм при резании гранита и абразивных кругов методом токарной обработки при различных скоростях, определена оптимальная скорость резания, получены сравнительные данные по резанию Мансуровского гранита и абразивных кругов  марки 64С (SiC) с целью  разработки рекомендаций по условиям испытания PCD режущих элементов. За характеристики износостойкости  принимали отношение убыли объема алмазного слоя к объему снятого обрабатываемого материала или количество снятого обрабатываемого материала при одинаковой степени износа режущего элемента. В первом случае износостойкость оценивалась в относительных единицах, во втором случае в см3 по отношению износу задней поверхности в мм. При резании гранита скорость резания изменяли от 80 до 320  м/мин, при резании абразивных кругов скорость резания составляла 500 м/мин. Для расчета объема PCD режущих элементов в программе  «Компас 3D» были построены 3D модели их изношенных частей, а также градуировочный график зависимости объема от площадки износа  по задней режущей поверхности PCD. Угол резания составлял  –22°. Показано, что изменение объемов изношенной части PCD при изменении углов резания от –20 до –25° меньше точности измерения площадки износа до значения износа 0,8  мм. Установлено, что увеличение  скорости с 80 до 160 м/мин при резании гранита приводит к снижению износостойкости режущих элементов PCD в 12 раз. Относительный  объемный износ PCD резцов при резании гранита составляет (0,01 – 0,02)·10–6, что в 20 раз меньше, чем при резании абразивных кругов  марки 64С. Относительная износостойкость PCD резцов при резании абразивных кругов марки 64С не зависит от степени затупления по  задней поверхности до значений 1,4 мм. Данная методика может быть  рекомендована в качестве экспресс метода определения износостойкости PCD. Реализованный метод расчета объема с помощью программы «Компас 3D» или аналогичных инженерных программ изношенной части PCD может быть применен для оценки относительной износостойкости абразивных и режущих материалов.

Об авторах

Р. Ю. Куфтырев
ООО «Завод технической керамики».
Россия

 начальник технологического отдела. 

143360, Россия, Московская обл., Апрелевка, ул. Августовская, 1.



Н. И. Полушин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Россия

 кандидат технических наук, зав. научно-исследовательской лабораторией сверхтвердых материалов.

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.



О. С. Котельникова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Россия

инженер научно-исследовательской лаборатории сверхтвердых материалов.

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.



А. И. Лаптев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Россия

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории сверхтвердых материалов.

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.



М. Н. Сорокин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Россия

старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории сверхтвердых материалов.

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.



Список литературы

1. Бессон А., Берр Б., Диллард С. и др. Новый взгляд на режущие элементы буровых долот // Нефтегазовое обозрение. 2002. Весна. С. 4 – 31.

2. Scott D.E. The history and impact of synthetic diamond cutters and diamond enhanced inserts on the oil and gas industry // Industrial Diamond Review. 2006. No. 1. P. 48 – 58.

3. Konyashin I., Zaitsev A.A., Sidorenko D. etc. On the mechanism of obtaining functionally graded hardmetals // Materials Letters. 2017. Vol. 186. P. 142 – 145.

4. Bellin F., Dourfaye A., King W., Thigpen M. Development and application of polycrystalline diamond compact bits have overcome complex challenges from the difficulty of reliably mounting PDC cutters in bit bodies to accelerated thermal wear // World oil. 2010. No. 9. P. 41 – 46.

5. Belnap D., Griffo A. Homogenous and structured PDC/WC-Co mate rials for drilling // Diamond and Related Materials. 2004. 13(10). Р. 1914 – 1922.

6. Zacny K. Fracture and fatigue of polycrystalline-diamond compacts // Society of Petroleum Engineers. 2012. Vol. 27(1). P. 145 – 157.

7. Bellin F., Dourfaye A., King W., Thigren M. The current state of PDC bit technology. Part 1. Development and application of polycrys talline diamond compact bits have overcome complex chal lenges from the difficulty of reliably mounting PDC cutters in bit bodies to accelerated thermal wear // World Oil. 2010. No. 9. P. 41 – 46.

8. García-Marro F., Mestra A., Kanyanta V . etc. Contact damage and residual strength in polycrystalline diamond (PCD)// Diamond and Related Materials. 2016. No. 65. P. 131 – 136.

9. Yahiaoui M., Laurent Gerbaud, Jean-Yves Paris etc. A study on PDC drill bits quality // Wear. 2013. Vol. 298 – 299. P. 32 – 41.

10. Diamond tools for the oil and gas industry companies Element Six. Available at URL:http://www.intech-diamond.com/almaznyereztsy-dlya-neftyanoj-i-gazovoj-promyshlennosti-kompaniielement-six.html. Accessed 15.04.2016.

11. Cutters and performs from polycrystalline diamond (PDC, PCD, TSP) LANDS Superabrasives. Available at URL: http://nbt08.ru/common/upload/NBT%20reztsy.pdf. Accessed 15.04.2016.

12. Сергейчев К.Ф. Алмазные CVD-покрытия режущих инструментов (обзор) // Успехи прикладной физики. 2015. Т. 3. № 4. С. 342 – 376.

13. Garcia-Marro F., Mestra A., Kanyanta V . etc. Contact damadge and residual strength inpolycristalline diamond (PCD) // Diamond and related materials. 2016. No. 65. P. 131 – 136.

14. Ненашев М.В., Ибатуллин И.Д., Журавлев А.Н., Косулин С.И. Технические средства и методики входного контроля качества PDC зубков алмазных буровых долот // Известия Самарского НЦ РАН. 2011. Т. 13. № 4(3). С. 835 – 838.

15. Шарипов А.Н., Мингазов Р.Р. Долота для бурения по твердым породам // Бурение и нефть. 2012. № 12. С. 21 – 25.

16. Трушкин О.Б., Попов А.Н. Выбор долот PDC в соответствии с твердостью и абразивностью горных пород // Территория нефтегаз. 2015. № 6. С. 34 – 38.

17. Elyutin A.V., Laptev A.I., Manukhin A.V . etc. Synthesis of polycrys talline carbonado diamonds from pyrographite // Doklady Chemistry. 2001. Т. 378. № 4 – 6. С. 160 – 164.

18. Лаптев А.И., Атабиев Р.Х., Полушин Н.И. и др. Прочность алмазов при изготовлении алмазного бурового инструмента // Материаловедение. 2013. № 7. С. 40 – 43.

19. Durrand C.J., Skeem M.R., Crockett R.B., Hall D.R. Super-yard, thick, shaped PDC cutters for hard rock drilling: Development and test results // Proceedings Thirty-Fifth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University. Stanford, California, 2010. February 1-3. Р. 1 – 8. (SGP-TR-188).

20. Полушин Н.И., Овчинникова М.С., Сорокин М.Н. Снижение содержания металлов в алмазном слое поликристаллов PCD методом химического и электрохимического травления // Изв. вуз. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2017. № 2. С. 30 – 34.

21. Pat. 20140352228 US. Humphrey Samkelo Lungisani Sithebe, And rew Ndlovu. Method of processing polycrystalline diamond material. 2014.

22. Polushin N.I., Bogatyrev A.V., Laptev A.I., Sorokin M.N. Influence of the matrix composition, structure, and properties on the service life of a diamond drilling tool // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2017. Vol. 58. No. 2. P. 174 – 179.

23. Винников Н.П., Грабченко А.И., Гриценко Э.И. Лезвийный инструмент из сверхтвердых материалов: Справочник. – Киев: Тэхника, 1988. –118 c.

24. Обработка резанием деталей с покрытиями / С.А. Клименко, В.В. Коломиец, М.Л. Хейвец и др. – Киев: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН Украины, 2011. – 353 с.


Для цитирования:


Куфтырев Р.Ю., Полушин Н.И., Котельникова О.С., Лаптев А.И., Сорокин М.Н. ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ PCD РЕЖУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ КОМПЛЕКТАЦИИ PDC БУРОВЫХ ДОЛОТ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(9):745-751. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-9-745-751

For citation:


Kuftyrev R.Y., Polushin N.I., Kotel’nikova O.S., Laptev A.I., Sorokin M.N. WEAR RESISTANCE OF PCD COMPOSITES USED TO COMPLETE PDC DRILL BITS. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(9):745-751. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-9-745-751

Просмотров: 243


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)