Fresa diamantata policristallina termicamente stabile

Le frese per punte in diamante policristallino termicamente stabili sono state introdotte quando si è scoperto che le frese per punte PDC a volte erano scheggiate durante la perforazione. Questo cedimento era dovuto a sollecitazioni interne causate dall'espansione differenziale del diamante e del materiale legante.

Il cobalto è il legante più utilizzato nei prodotti PCD sinterizzati. Questo materiale ha un coefficiente di dilatazione termica di 1,2 x 10^-5 gradi. C rispetto a 2,7 x 10 ^-6 per il diamante. Pertanto il cobalto si espande più velocemente del diamante. Quando la temperatura complessiva della fresa supera i 730 gradi C, le sollecitazioni interne causate dalle diverse velocità di espansione portano a gravi cricche intergranulari, macro scheggiature e rapido guasto della fresa.

Queste temperature sono molto più alte delle temperature che si trovano sul fondo del pozzo (tipicamente 100 gradi C a 8000 piedi). Derivano dall'attrito generato dall'azione di taglio con cui queste punte tagliano la roccia.

Questa barriera termica di 730 gradi C presentava seri ostacoli al miglioramento delle prestazioni delle punte da taglio in PCD.

I produttori hanno sperimentato il miglioramento della stabilità termica delle frese e sono state sviluppate frese con punte diamantate policristalline termicamente stabili.

Queste frese per punte sono più stabili a temperature più elevate perché il legante di cobalto è stato rimosso e questo elimina le sollecitazioni interne causate dall'espansione differenziale. Poiché la maggior parte del legante è interconnessa, un trattamento prolungato con acidi può farne fuoriuscire la maggior parte. I legami tra le particelle di diamante adiacenti non vengono influenzati, conservando il 50-80% della resistenza dei compatti. Il PCD lisciviato è termicamente stabile in atmosfere inerti o riducenti fino a 1200 gradi C, ma si degrada a 875 gradi C in presenza di ossigeno.

È stato dimostrato che se il materiale di cobalto può essere rimosso dal gap di grano, la stabilità termica dei denti PDC sarà notevolmente migliorata in modo che la punta possa perforare meglio in formazioni più dure e abrasive. Questa tecnologia di rimozione del cobalto migliora la resistenza all'usura dei denti PDC in formazioni rocciose dure altamente abrasive e amplia ulteriormente la gamma di applicazioni delle punte PDC.

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