聚晶金剛石復合片殘余熱應力的影響因素分析

    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?？紤]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。