Ātrā atbilde:PDC urbja uzgaļu lāzerapstrāde ir kontrolēts virsmas remonta process, ko izmanto, lai atjaunotu nolietotus mērinstrumentu paliktņus, asmeņu zonas un citas nodiluma zonas uz PDC uzgaļu korpusiem. Fokusēts lāzers izkausē substrātu un nodilumizturīgu sakausējuma pulveri kopā, veidojot metalurģiski savienotu pārklājumu ar zemu atšķaidīšanu un stingri kontrolētu siltuma ievadi. Tas padara to īpaši noderīgu vietās, kur ir svarīga izmēru precizitāte un termiskā kontrole, tostarp zonās pie PDC griezēja kabatām. Lielākām, mazāk karstumjutīgām nodiluma zonām PTA cietā pārklāšana var būt produktīvāka alternatīva.

Kāpēc PDC urbju korpusi sabojājas pirms griezējiem

PDC (polikristāliskā dimanta kompaktie) urbji tiek vērtēti to augstā iespiešanās ātruma dēļ slānekļa, kaļķakmens un smilšakmens veidojumos. Daži PDC urbji tiek izvilkti un nodoti metāllūžņos, pirms dimanta griezēji sasniedz to kalpošanas laika beigas, jotērauda vai matricas korpuss ir zaudējis izmēru vai asmeņi ir pārmērīgi erodējuši, līdz vietai, kur uzgalis vairs nevar noturēt urbuma diametru vai aizsargāt griezējus no trieciena slodzes.

Bieži sastopamie PDC bitu korpusa nodiluma un bojājumu režīmi laukā:

• Mērierīces nodilums— mērierīču paliktņu ārējais diametrs erodē no nepārtrauktas saskares ar urbuma sienu, kā rezultātā rodas pārāk zemas mērīšanas atveres un virziena kontroles problēmas.
•Erozīvs nodilums no urbšanas šķidruma— lielā ātrumā plūstoši dubļi, kas piesātināti ar spraudeņiem, noberž lāpstiņu virsmas, sprauslu zonas un atkritumu spraugas, īpaši pie liela plūsmas ātruma vai smilšu piesātinātās vidēs.
•Lokalizēts nodilums griezēja kabatu tuvumā— zona, kas tieši ap katru PDC griezējinstrumentu, var kļūt par kritisku vietu, kur erozija pakāpeniski samazina materiālu, kas atbalsta griezējinstrumenta iekavu, dažreiz pat kamēr pats griezējinstruments joprojām ir darbspējīgs.

Kad korpusa ģeometrija ir bojāta, urbi vairs nevar salabot, pat ja lielākā daļa dimanta griezēju joprojām ir darbspējīgi, kas ir dārgs rezultāts, ņemot vērā viena PDC urbja neatgūstamās izmaksas. Šis ir galvenais ekonomiskais iemesls, kāpēc urbju ražotāji un remonta darbnīcas iegulda līdzekļus cietajā virsmā, nevis nolietotu korpusu utilizēšanā.

PDC bitu nodiluma problēmas īsumā

PDC bitu problēma	Cietās pārklāšanas mērķis	Galvenais procesa apsvērums
Mērierīces nodilums	Atjaunot/uzturēt mērierīces diametru	Lāzers lokalizētai/stingras tolerances atjaunošanai; PTA lielāka laukuma uzkrāšanai, kur ir zemāka karstuma jutība
Asmens virsmas erozija	Atjaunot nodilumizturīgu profilu	PTA parasti ir efektīvāka visā asmens garumā
Griezēja kabatas apkārtējais apģērbs	Aizsargājiet griezēja balstu, netraucējot lodēšanas saiti	Priekšroka lāzeram — izšķirošais faktors ir siltuma kontrole
Krekla astes mazgāšana	Atjaunot nodiluma virsmu, atkritumu spraugas ģeometriju	PTA bieži vien ir piemērots, mazāk jutīgs pret karstumu
Lokalizētas erozijas kabatas	Precīza, neliela apjoma materiāla nomaiņa	Lāzera apšuvums
Nepietiekami liels, strukturāli stabils virsbūve	Pilnīga kalibra atjaunošana atbilstoši specifikācijai	Lāzers vai PTA atkarībā no nepieciešamā slāņa biezuma

Cietā virsma vs. apšuvums vs. pārklājums vs. pārklājums: kāda ir atšķirība PDC bitiem?

Šie termini praksē tiek lietoti neviennozīmīgi, un to sajaukšana var novest pie nepareiza procesa noteikšanas. PDC uzgaļu remonta darbos atšķirības ir svarīgas:

Termiņš	Ko tas nozīmē	Atbilstība PDC bitiem
Cietā pārklājuma	Plašs termins, ko lieto nodilumizturīgas virsmas nogulsnēšanai; PDC urbju remontā tas parasti attiecas uz kausētiem cietināšanas procesiem, piemēram, PTA vai lāzerapstrādi.	Vispārīgais termins, ko lieto darbam ar mērinstrumentu paliktņiem, lāpstiņām un krekla asti
Apšuvums	Cietās pārklāšanas nogulsnes, kas veido pilnīgu metalurģisku saiti ar pamatmetālu	Gan PTA, gan lāzera procesi rada — slānis tiek sapludināts, nevis tikai mehāniski piestiprināts
Metinājuma pārklājums	Cits termins tam pašam metalurģiski saistītam nogulsnes veidam, biežāk sastopams spiedtvertņu un cauruļu kontekstā.	Funkcionāli tāds pats kā apšuvums PDC urbšanas vajadzībām; šis termins biežāk tiek lietots ārpus urbšanas.
Termiskā izsmidzināšanas pārklājuma	Izsmidzināts metāla vai keramikas slānis ar lielākoties mehānisku, nevis metalurģisku saiti	Reti izmanto PDC uzgaļu nodiluma virsmām — saistvielas stiprība parasti nav pietiekama, lai trieciena slodze, ko uzgalis piedzīvo lejupvērstā urbumā
PTA / lāzerapstrāde	Īpaši siltuma avoti, ko izmanto apšuvuma slāņa ražošanai	Apšuvuma procesa izvēle — skatīt iepriekš minēto salīdzinājumu

Praktiskais secinājums: PDC urbju remontā termini "cietā pārklāšana", "apšuvums" un "metinājuma pārklājums" bieži tiek lietoti, lai aprakstītu cieši saistītus, metalurģiski saistītus nodilumizturīgus nogulsnes, lai gan šiem terminiem var būt atšķirīga nozīme citās nozarēs vai formālās specifikācijās. Ja specifikācijā ir minēta termiskā izsmidzināšana vai pārklājums bez saplūšanas saites, tā ir atšķirīga (un parasti mazāk piemērota) pieeja trieciena un abrazīvās slodzes noteikšanai, ko PDC urbja korpuss piedzīvo ekspluatācijas laikā.

Kāpēc lāzera apšuvums ir labi piemērots PDC bitu cieto virsmu apstrādei

Šajā sadaļā ir aplūkots pamatā esošais tehniskais iemesls, kāpēc lāzera apšuvums ir piemērots PDC urbju remontam; nākamajā sadaļā ir aplūkots praktiskais jautājums par to, kad konkrētajā zonā izvēlēties to, nevis PTA.

Cietā pārklāšana (saukta arī par apšuvumu vai virsmas apstrādi) ir cieta, nodilumizturīga sakausējuma slāņa uzklāšana uz pamatkomponentes, izmantojot metināšanas procesu. PDC urbju gadījumā to izmanto:

1. Mērinstrumentu paliktņi— lai saglabātu urbuma diametru visā urbja kalpošanas laikā
2.Lāpstiņu gali un priekšējās malas— lai pretotos erozijai no ar spraudeņiem piesātināta šķidruma
3. Griezēja kabatas apmales— zona, kas jāaizsargā ar visaugstāko vērtību, jo bojājumi šeit tieši apdraud griezēja atbalstu
4. Krekla astes un nevēlamas slota zonas— aizsardzībai pret abrazīvu mazgāšanu un triecieniem

Lāzera apšuvuma galvenā priekšrocība ir siltuma ievades kontrole, un tas precīzi atbilst tam, kādai PDC urbja ģeometrijai patiesībā ir nepieciešama. Dimanta galds un lodēšanas savienojums, kas tur katru PDC griezēju tā kabatā, ir termiski jutīgi — pārmērīgs karstums remonta laikā var noārdīt lodēšanas saiti vai, nopietnākos gadījumos, ietekmēt pašu dimanta galdu. Lāzera cieši fokusētā enerģijas padeve un mazā termiski ietekmētā zona var nodrošināt nogulsnēšanos daudz tuvāk griezēja un kabatas robežām pareizi kontrolētos procesa apstākļos, samazinot termisko iedarbību uz apkārtējo lodēšanas saskarni salīdzinājumā ar loka procesu ar lielāku siltuma ievadi.

Papildus termiskajai kontrolei lāzerapstrāde piedāvā arī:

• Ļoti zema atšķaidīšana— minimāla sakausējuma pārklājuma un pamatmetāla sajaukšanās, kas nodrošina, ka nogulsnētais sakausējums atbilst paredzētajam sastāvam un cietībai
•Precīza dimensiju kontrole— plāni, precīzi slāņi, kas saglabā stingras mērierīču pielaides, neprasot sarežģītu apstrādi pēc apšuvuma
•Spēja apšūt sarežģītu, izliektu ģeometriju— mērierīces paliktņa kontūras un asmeņu profili, kurus ir grūti vienmērīgi sasniegt ar platāku loka procesu

Šī kombinācija — zema siltuma padeve jutīgu griezēju saskarņu tuvumā, zema atšķaidīšana un precizitāte sarežģītā ģeometrijā — ir iemesls, kāpēc lāzerapstrāde var būt īpaši pievilcīga augstas vērtības zonām, kur termiskā kontrole un izmēru precizitāte ir kritiski svarīga, pat ja tas nav vienīgais process, ko izmanto pilnīgā pārbūvē. Tas, kuras zonas to faktiski attaisno, joprojām ir atkarīgs no konkrētā urbja korpusa materiāla, esošajiem bojājumiem, lodēšanas sistēmas un nepieciešamā slāņa biezuma — tas nav universāls noteikums.

Kad lāzerapšuvums ir pareizā izvēle — un kad PTA apšuvums ir saprātīgāks

Kad tehniskais pamatojums ir noteikts, šajā sadaļā ir aplūkots iepirkuma un procesa izvēles jautājums: kurās konkrētā urbja zonās faktiski ir nepieciešama lāzera vai PTA apstrāde. Izvēle starp abiem nav atkarīga no tā, kurš process ir "progresīvāks". Svarīgi ir tas, cik tuvu darbs atrodas dimanta griezējiem, cik stingrai jābūt izmēru pielaidei un cik urbjiem jāiziet cauri procesam.

Lāzerapšuvums vislabāk piemērots, ja:

• Apšuvuma zona atrodas tuvu griezēja kabatai vai lodētai saskarnei, kur siltuma padeve ir jāsamazina līdz minimumam.
• Izmēru precizitāte ir kritiski svarīga, un jāizvairās no smagas pēcapstrādes.
• Pārklājumam jābūt plānam un precīzi kontrolētam, nevis biezam, liela apjoma slānim.
• Komponents ir pietiekami vērtīgs, lai attaisnotu augstākas apstrādes izmaksas par vienu detaļu.

PTA (plazmas pārneses loka) apšuvuma izmantošana ir apsverama šādos gadījumos:

• Nodiluma laukums ir liels — pilna kalibrēšanas uzlikas ārējā diametra, pilna asmens augšdaļas, krekla astes diametrs —, un nogulsnēšanas ātrums ir svarīgāks par precīzu apstrādi.
• Nogulsnēšanas zonai ir pietiekama atstarpe no griezēja kabatām, lai izturētu lielāku siltuma ievadi
• Ražošanas caurlaidspēja daudzos uzgaļos ir prioritāte, un pulvera ekonomija ir svarīga, palielinot apjomu.

Praksē daudzās atjaunošanas operācijās vienam un tam pašam urbim tiek izmantoti abi procesi: lāzera apšūšana precīzām zonām ap griezēja kabatām un mērierīces malām, PTA apšūšana lielākām, mazāk karstumjutīgām vietām, piemēram, pilniem asmeņu galiem un krekla astei.

Vispārīgo inženiertehnisko ietvaru, kas ir šī lēmuma pamatā — neatkarīgi no PDC bitiem — skatiet mūsu ceļvedī parPTA cietā pārklāšana salīdzinājumā ar lāzerapstrādi.

Tērauda korpusa un matricas korpusa PDC uzgaļi: vai mainās apšuvuma stratēģija?

Runājot par cietās pārklāšanas stratēģiju, abi korpusu tipi nav savstarpēji aizvietojami, un tas ir vēl jo svarīgāk lāzerapstrādes gadījumā, kur siltuma padeve substrāta saskarnes tuvumā ir daļa no procesa kopējās vērtības piedāvājuma.

Tērauda korpusa urbjitiek apstrādāti no leģētā tērauda. Galvenās problēmas ir mērierīces nodilums, asmens erozija un krekla-astes mazgāšanās. Tērauda substrāti parasti nodrošina tradicionālāku metalurģisko pamatu metināšanas remontam, lai gan faktiskais procesa logs joprojām ir jānosaka konkrētajam uzgaļa materiālam un ģeometrijai. Tērauda korpusa uzgaļi bieži vien ir vienkāršāki kandidāti atkārtotam metināšanas remontam, savukārt matricas korpusa remontam ir nepieciešama konkrētāka gadījuma izpēte.

Matricas korpusa bitiir izgatavoti no volframa karbīda matricas, kas infiltrēta ar saistvielas sakausējumu, piedāvājot augstāku iekšējo erozijas izturību, bet principiāli atšķirīgu metalurģiju. Lāzera apšuvums uz matricas materiāla joprojām prasa rūpību: matricai ir atšķirīga termiskās izplešanās uzvedība nekā pārklājuma sakausējumam, un atkarībā no konkrētā urbja konstrukcijas, griezēja stiprinājums un kabatas konstrukcija var atšķirties no tērauda korpusa konstrukcijām tādā veidā, kas ietekmē to, kā siltums un spriegums tiek pārvaldīti saskarnes tuvumā. Saite starp apšuvuma slāni un matricas substrātu ir jāizvērtē citādi nekā tērauda un tērauda saite — pat ar lāzera apšuvuma raksturīgi zemāku siltuma ievadi. Matricas korpusa urbju remontējamība parasti ir ierobežotāka, un lēmumi par apšuvumu jāpieņem katrā gadījumā atsevišķi, nevis kā rutīnas atjaunošanas solis. Tāpēc remonta iespējamība jānosaka, ņemot vērā faktisko matricas sastāvu, bojāto ģeometriju, griezēja stiprinājuma metodi un kvalificētu remonta procedūru, nevis tikai korpusa tipu.

Sakausējuma izvēle: saskaņojiet pārklājumu ar nodiluma mehānismu, nevis tikai ar veidojumu

Sakausējuma izvēlei jāsākas ardominējošais nodiluma mehānismsuz konkrēto bitu un zonu, nevis ar vispārēju pieņēmumu, ka "grūtāk vienmēr ir labāk".

Nodiluma stāvoklis	Vēlamais pārklājuma virziens
Spēcīgs abrazīvs nodilums (smiltis, atgriezumi, cietu veidojumu daļiņas)	Ar volframa karbīdu pastiprināts kompozīts, smalks daļiņu izmērs lāzera uzklāšanai
Zonas, kas atrodas tieši blakus griezēja kabatām	Smalku daļiņu pārklājums ar stingri kontrolētu, minimālu siltuma padevi
Augstas temperatūras iedarbība (turbīnu piedziņas vai ģeotermālās lietojumprogrammas)	Kobalta sakausējumu sistēmas
Korozīva urbšanas vide (H2S, CO2, sālsūdens veidošanās šķidrumi)	Niķeļa bāzes, korozijizturīgs sakausējums
Lielas, mazāk karstumjutīgas nodiluma zonas (pilniem asmeņiem līdz pat pēdiņai, krekla astes daļai)	Rupjāks karbīda kompozīts, bieži vien labāk piemērots PTA nogulsnēšanas ātrumam

Viens punkts, ko ir vērts uzsvērt ikvienam, kurš norāda pārklājumu:Neizvēlieties pēc noklusējuma cietāko, ar karbīdu visvairāk pildīto pārklājumu tikai tāpēc, ka veidojums ir abrazīvs.Pārmērīga karbīda slodze palielina nogulsnes trauslumu, kas var mazināt tās izturību pret triecieniem un termiskajiem cikliem, ko PDC urbis faktiski piedzīvo lejupvērstā stāvoklī. Pareizais pārklājums līdzsvaro nodilumizturību ar stingrību konkrētajā nodiluma un trieciena kombinācijā, ko urbis piedzīvos, nevis tikai nodilumizturību.

Arī šeit ir svarīga atšķaidīšana, un tā ir viena no lāzerapstrādes priekšrocībām: tā kā process notiek ar nelielu, kontrolētu kausējuma baseinu, nogulsnē iemaisās mazāk pamatmetāla dzelzs nekā procesos ar lielāku siltuma ievadi. Tas nodrošina iegūtā sakausējuma ķīmiskā sastāva un cietības tuvāku līmenim, taču tas neatceļ nepieciešamību pēc parametru disciplīnas (lāzera jauda, ​​pulvera padeves ātrums, pārvietošanās ātrums), jo atšķaidīšana un savienojuma kvalitāte joprojām ir atkarīga no to pareizas saskaņošanas ar sakausējumu un ģeometriju.

Plašāku ietvaru pārklājuma sakausējuma saskaņošanai ar atteices režīmu — kas nav specifisks PDC bitiem — skatiet sadaļāIzvēlieties pareizo cieto pārklājumu sakausējumu nodiluma aizsardzībai.

PDC bitu lāzera apšuvuma process: soli pa solim

Praksē noturīgā secība ir šāda:Pārbaudiet → Nosakiet nodiluma mehānismu → Novērtējiet virsbūves ģeometriju un konstrukciju → Izvēlieties sakausējumu → Izvēlieties procesu— nevis otrādi. Lāzera vai PTA izvēle pirms pārbaudes un pēc tam remonta piespiešana atbilstībai šai izvēlei ir viens no biežākajiem iemesliem, kāpēc atjaunošana noiet greizi.

1.Inspekcija un bojājumu analīze— noteikt, kurās zonās (mērierīce, asmens augšdaļa, griezējinstrumenta apmale, krekla astes daļa) ir redzams nodilums un kādā dziļumā, un pirms pārbūves uzsākšanas pārliecināties, ka griezējinstrumenta kabatas joprojām ir strukturāli veselas.
2. Virsbūves tipa un ģeometrijas pārbaude— apstipriniet tērauda korpusa un matricas korpusa konstrukciju un salīdziniet asmens, mērierīces un griezējkabatas ģeometriju ar 1. darbībā konstatēto nodilumu.
3. Virsmas sagatavošana— notīrīt un, ja nepieciešams, apstrādāt nodiluma vietu līdz vienmērīgam profilam, lai apšuvuma slānis vienmērīgi saliptu.
4. Sakausējuma izvēle— pielāgot pārklājuma ķīmiju un pulvera daļiņu izmēru dominējošajam nodiluma mehānismam un konkrētās zonas precizitātes prasībām.
5.Procesa izvēle— pamatojoties uz iepriekš izvēlēto ģeometriju un sakausējumu, izlemt, kurām zonām nepieciešama lāzera apšuvuma precizitāte, nevis tās, kuras var apstrādāt ar augstākas uzklāšanas ātruma procesu, piemēram, PTA.
6.Termisko robežu plānošana ap griezējiem— pat ar lāzerapstrādes zemo siltuma ievadi, pirms uzklāšanas sākuma jānosaka kontrolēta termiskā robeža PDC griezēja kabatu un lodēto saskarņu tuvumā. Šis solis ir svarīgs, lai aizsargātu lodēšanas saiti no pārmērīgas termiskās iedarbības, un tas ir tas, kas, visticamāk, tiks izlaists sasteigtas pārbūves gadījumā.
7. Apšuvuma uzklāšana— uzklāt sakausējuma slāni kontrolētos posmos, uzraugot atšķaidīšanu un slāņa biezumu attiecībā pret mērķa cietību un paredzētā veidojuma izmēru pielaidi.