Триконды бұрғылау ұштары абразивті тозудың, соққы жүктемесінің, үйкелістің, жоғары жанасу кернеуінің және бұрғылау сұйықтығының эрозиясының ауыр үйлесімдерінде жұмыс істейді . Сондықтан конустың, мойынтіректің және оған іргелес функционалды аймақтардың айналасындағы маңызды беттер күрделі бұрғылау жұмыстары кезінде тез тозуы мүмкін.

Лазерлік қаптау тозуға төзімді металл материалды осы жоғары жүктеме аймақтарына арнайы жағудың бақыланатын әдісін ұсынады.

Бұрғылау ұшын толығымен өзгертудің орнына, локализацияланған лазерлік қаптама таңдалған беттерді нығайтады, сонымен қатар қажетсіз жылу шығынын және материал шығынын азайтады , бұл оны жаңа компонент бетін жақсартуға да, таңдалған қайта өндіру қолданбаларына да жарамды етеді.

Неліктен триконды бұрғы ұштары жергілікті бетті қорғауды қажет етеді

Бұрғылау кезінде конустар қабатқа қарсы үздіксіз айналады, ал қашау айтарлықтай осьтік жүктемеге, дірілге және соққыға ұшырайды.

Құрылымға және пайдалану жағдайларына байланысты компонент беттерінде келесідей көріністер болуы мүмкін:

• Абразивті тозу
• Металлдан металға үйкеліс
• Жабысқақ тозу және жабысқақтық
• Соққы зақымы
• Бұрғылау сұйықтығының эрозиясы
• Жергілікті беттік материалдың жоғалуы
• Біріктірілген тозу және коррозия

Бұл механизмдердің ауырлығы бүкіл компонент бойынша біркелкі емес.

Кейбір функционалды беттер айналасындағы аумақтарға қарағанда айтарлықтай жоғары жанасу және тозу жүктемесіне ұшырайды. Бұл мақсатты беттік инженерияны ерекше құнды етеді.

Маңызды тозу аймақтарын лазерлік қаптау

Лазерлік қаптау кезінде металл қорытпасының ұнтағы дәл басқарылатын лазермен жасалған балқыту бассейніне жеткізіледі.

Субстраттың және енгізілген ұнтақтың жұқа бөлігі бірге балқып, негізгі материалмен металлургиялық байланысы бар тығыз қабат түзеді.

Триконды бит қолданбалары үшін лазерлік жолды таңдалған тозу аймақтарының айналасында арнайы бағдарламалауға болады.

Мақсат - мыналарға қол жеткізу:

Мықты металлургиялық байланыс + бақыланатын сұйылту + жоғары тозуға төзімділік + шектеулі жылу кірісі + дәл локализацияланған тұндыру.

Бұл бүкіл компонентке қалың жабынды жай ғана жағудан ерекшеленеді. Процесс нақты тозу механизмі мен маңызды аймақтың геометриясына негізделген.

Әдеттегі қаптау аймақтары

Бұрғылау қашауының конструкциясына және істен шығу механизміне байланысты, лазерлік қаптаманы келесідей таңдалған аймақтар үшін қарастыруға болады:

• Конус тәрізді тозу беттері
• Мойынтірекке іргелес беттер
• Журнал және қолдау аймақтары
• Жоғары үйкелісті жанасу аймақтары
• Локализацияланған эрозия аймақтары
• Тозуға қосымша қорғанысты қажет ететін басқа беттер

Қаптаманың нақты орналасуы компонент сызбасынан, жұмыс жағдайларынан және нақты тозу үлгісінен анықталуы керек.

Күрделі бұрғылау компоненттері үшін қажетсіз шөгінділерден аулақ болу керек. Қосымша беттік өнімділік өлшенетін мән беретін жерлерде материал шоғырлануы керек.

Тозуға төзімді қаптама материалдары

Stellite 6 сияқты кобальт негізіндегі қорытпаларды тозуға, жыртылуға және жоғары температурада ыдырауға төзімділік қажет болатын бұрғылау құралдарының таңдалған түрлерінде қолдануға болады.

Stellite 6 қаттылықты салыстырмалы түрде жақсы беріктікпен біріктіреді және әдетте сырғанау тозуына және ауыр жанасу жағдайларына ұшырайтын компоненттер үшін қарастырылады.

Дегенмен, қорытпаны таңдау әрқашан нақты қолданысқа байланысты болуы керек.

Басқа кобальт, никель немесе темір негізіндегі жүйелер келесі жағдайларға байланысты қолайлырақ болуы мүмкін:

• Негізгі материал
• Тозу механизмі
• Әсерді жүктеу
• Жұмыс температурасы
• Коррозиялық орта
• Қажетті қаттылық
• Өңдеу талаптары

Ауыр абразивті жағдайлар үшін қатты фазалы арматураланған материалдық жүйелерді де бағалауға болады.

Сондықтан оңтайлы материал міндетті түрде ең жоғары қаттылыққа ие қорытпа емес, тозуға төзімділік, беріктік, жарықшақтарға төзімділік және металлургиялық үйлесімділіктің тиісті тепе-теңдігін қамтамасыз ететін материал болып табылады.

Алдын ала қыздыру және жарықшақтарды бақылау

Бұрғылау компоненттері көбінесе жоғары беріктіктегі легирленген болаттардан жасалады. Бұл негіздер салыстырмалы түрде қатты қаптама материалдарымен біріктірілген кезде, термиялық кернеу мен жарықшақтарды мұқият бақылау қажет.

Сондықтан алдын ала қыздыру лазерлік қаптау процесінің маңызды бөлігі болуы мүмкін.

Бір типтік трикон-бит қолдануында компонент Stellite 6-мен тұндыру алдында шамамен 300°C дейін қыздырылды.

Бұл мәнді әмбебап параметр ретінде емес, жобаға тән процесс шарты ретінде қарастырған жөн.

Алдын ала қыздырудың қолайлы температурасы мыналарға байланысты:

субстрат құрамы + компонент геометриясы + қаптама қорытпасы + тұндырылған қалыңдық + жылу кірісі + салқындату шарттары.

Интерфейстік температура және қаптаудан кейінгі салқындату стратегиясы да күрделі материалдардың үйлесімдерін бақылауды қажет етуі мүмкін.

Күрделі геометрия басқарылатын қозғалысты қажет етеді

Триконды бұрғылау ұшының компоненттері қарапайым сызықтық қозғалысты пайдаланып тиімді өңдеу мүмкін емес қисық, көлбеу және үзік беттерден тұрады.

Қаптау басы шөгінділер пайда болған кезде нысана бетімен тиісті байланыста болуы керек.

Компонент геометриясына байланысты өңдеу жүйесі үйлестірілген болуы мүмкін:

• Айналмалы қозғалыс
• Сызықтық орналасу
• Көп осьті интерполяция
• Лазерлік бастың бағыты
• Дайындаманы орналастыру

Арнайы арматураларды компонентті тиісті бұрышта ұстап тұру және қиын қаптау аймақтарына қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін де жобалауға болады.

Бұл қолдану түрі үшін арматура дизайны және қозғалысты басқару лазерлік қаптау процесінің ажырамас бөліктері болып табылады.

Процесс параметрлері компоненттің айналасында жасалуы керек

Лазерлік қаптаудың сәтті болуы тек лазерлік қуатқа ғана емес, бірнеше айнымалыларды үйлестіруді қажет етеді.

Маңызды параметрлерге мыналар жатады:

• Лазерлік қуат
• Арқалық өлшемі
• Қозғалыс жылдамдығы
• Ұнтақты беру жылдамдығы
• Жолдың қабаттасуы
• Қабатталған қалыңдық
• Қорғайтын газ
• Алдын ала қыздыру температурасы
• Өткізу аралық температурасы
• Лазердің түсу бұрышы

Бұл параметрлер сұйылтуға, жабын геометриясына, металлургиялық байланысқа, қаттылыққа, жарылу үрдісіне және жылу шығынына әсер етеді.

Сондықтан бұрғылау құралдары үшін процесті әзірлеу нақты негіз, қаптау материалы және компонент геометриясынан басталуы керек.

Бұрғылау компоненттерінің негізгі артықшылықтары

Дұрыс жобаланған кезде, лазерлік қаптама триконды қашаулар мен ұқсас бұрғылау компоненттері үшін бірнеше артықшылықтар бере алады.

Жергілікті тозудан қорғау: Материал бүкіл компонентті жабудың орнына маңызды беттерге арнайы жағылады.

Металлургиялық байланыс: Шөгінді қабат субстратпен металлургиялық шекара түзеді.

Басқарылатын жылу кірісі: Локализацияланған лазерлік энергия қоршаған аймақтарға қажетсіз жылу әсерін азайтады.

Материалдың тиімділігі: Жоғары өнімді қорытпа ұнтағы функционалды түрде қажет жерде шоғырланған.

Беттің өнімділігін жақсарту: Тиісті қорытпалар абразивті тозуға, кебуге, эрозияға және басқа да беттің ауыр деградация механизмдеріне төзімділікті жақсарта алады.

Геометриялық икемділік: CNC және көп осьті қозғалыс күрделі тозу аймақтарын бақыланатын тұндыру жолдарымен өңдеуге мүмкіндік береді.

Жаңа компоненттерді нығайту және қайта жасау

Лазерлік қаптаманы бұрғылау компонентінің өмірлік циклінің әртүрлі кезеңдерінде қарастыруға болады.

Жаңа компоненттер үшін таңдалған жоғары тозуға төзімді беттерді қызмет көрсету алдында олардың қиын жұмыс жағдайларына төзімділігін арттыру үшін нығайтуға болады.

Қызмет көрсету кезінде зақымдалған компоненттер үшін , негізгі компонент қайта өндіруге жарамды болып қалған кезде, таңдалған тозған беттерді қалпына келтіру үшін лазерлік қаптаманы пайдалануға болады.

Пайдаланылған бұрғылау компонентінің жөндеуге жарамдылығын өңдеу алдында тексеру арқылы анықтау керек. Құрылымдық жарықшақтары, қатты деформациясы немесе негіздің қолайсыз зақымдануы бар компоненттерді материал бетіне түсіп қалуы мүмкін болғандықтан автоматты түрде жөндеуге жарамды деп санауға болмайды.

Трикон биттерінен тыс қолданбалар

Дәл осындай жергілікті беттік инженерия принципін қатты тозуға ұшырайтын басқа бұрғылау және мұнай кен орындарының компоненттеріне де қолдануға болады, соның ішінде:

• Роликті-конусты бұрғылау компоненттері
• Тұрақтандырғыштар
• Жеңдер киіңіз
• Ұңғыма астындағы құрал беттері
• Бұрғылау бағанының тозу компоненттері
• Басқа жоғары жүктемелі мұнай кен орындарының компоненттері

Әрбір қолдану тозу механизмін, негізді, геометрияны және жұмыс ортасын жеке бағалауды талап етеді.

Бұрғылау құралдарына арналған GREENSTONE лазерлік қаптау шешімдері

GREENSTONE бұрғылау құралдары мен басқа да өнеркәсіптік компоненттерге арналған лазерлік қаптау процесі мен жабдықтарының шешімдерін ұсынады, олар жергілікті тозуға төзімді бетті жақсартуды қажет етеді.

Күрделі бұрғылау компоненттері үшін шешімдер ұнтақты дәл беруді, CNC немесе көп осьті қозғалысты, айналмалы позициялауды және нақты дайындаманың геометриясына сәйкес теңшелген бекітпелерді біріктіре алады .

Процесті әзірлеуге қаптау материалын таңдау, алдын ала қыздыру стратегиясы, параметрлерді оңтайландыру және жабдықты соңғы конфигурациялау алдында үлгіні сынау кіруі мүмкін.

Бұрғылау құралымен лазерлік қаптау жобасы үшін компоненттің сызбасын немесе фотосуреттерін, негізгі материалды, қажетті қаптау орнын, тозу механизмін, қажетті қаптау қалыңдығын, көрсетілген жағдайда қолайлы қорытпаны және жұмыс жағдайларын көрсетіңіз . Содан кейін бұл параметрлерді тиісті қаптау материалын, өңдеу стратегиясын және жабдық конфигурациясын бағалау үшін пайдалануға болады.