失效形式及工藝研究

兗州礦業(yè)（集團）公司機電設備制造廠通過對聚晶金剛石復合片 PDC鉆頭鉆頭失效形式及相關工藝過程研究，總結出了PDC鉆頭加工使用過程應該注意問題，對提高PDC鉆頭加工水平延長使用壽命有一定借鑒意義.。

⑴褲體非正常磨損。PDC鉆頭工作條件極為苛刻。作為PDC鉆頭基體不僅要有較強綜合機械性能，還要有較好熱振性抗腐蝕性。褲體材質(zhì)、加工精度、熱處理工藝焊后修磨等顯得很重要。這就要求褲體材質(zhì)要選用42CrMo、35CrMnSi等優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼材料，加工成褲體要進行相應熱處理，即淬火后進行低溫回火。褲體熱處理后表面硬度40～42HRC，組織為回火馬氏體。

⑵刀片磨損。①金剛石層與WC基托層分離。主要原因金剛石涂層工藝技術欠成熟穩(wěn)定，金剛石與基體附著力較差，從而造成金剛石薄膜過早從WC基托層剝離而失效，極大降低了鉆頭使用壽命及切削性能。采用鈦粉金剛石微粉燒結層、類金剛石膜、鎢/金剛石成分梯度層等方法，能較好地消除薄膜與基托因晶格失配、熱膨脹系數(shù)差異等而造成內(nèi)應力。②宏觀破裂。表現(xiàn)為金剛石層破裂，產(chǎn)生原因鉆頭鉆進過程遇到硬質(zhì)巖石或巖性變化較達到巖層時受到較大交變沖擊，使切削齒短時間內(nèi)承受朝負荷而導致鉆頭報廢。要根據(jù)鉆機性能選擇與之相匹配PDC鉆頭，鉆探過程保持穩(wěn)定鉆壓、鉆速，盡量避免大沖擊；材料制造過程提高各層間結合力，改善材料間熱膨脹系數(shù)匹配，盡量減少內(nèi)應力。

⑶脫焊。聚晶金剛石層焊接工藝性差，各種參數(shù)控制要求高，稍有不慎便可導致聚晶金剛石層使用過程脫焊。加熱溫度760～800℃，一般選用銀基釬料，感應釬焊或火焰釬焊，焊縫強度取決于被連接材料組織狀態(tài)、釬焊過程刀片及基體三個方面。