Троконусне бургије раде под јаким комбинацијама абразивног хабања, ударног оптерећења, трења, високог контактног напрезања и ерозије бушаће течности . Критичне површине око конуса, лежаја и суседних функционалних подручја стога могу доживети брзо пропадање током захтевних операција бушења.

Ласерско облагање пружа контролисану методу за наношење металног материјала отпорног на хабање посебно на ова подручја са високим оптерећењем.

Уместо модификације целог сврдла, локализовано ласерско облагање ојачава одабране површине уз минимизирање непотребног уноса топлоте и потрошње материјала , што га чини погодним како за побољшање површине нових компоненти, тако и за одабране примене регенерације.

Зашто троконске бургије захтевају локализовану заштиту површине

Током бушења, конуси се континуирано ротирају у односу на формацију док је бургија изложена значајном аксијалном оптерећењу, вибрацијама и ударима.

У зависности од формације и услова рада, површине компоненти могу искусити:

• Абразивно хабање
• Трење метала о метал
• Трошење и огреботине од лепка
• Оштећење од удара
• Ерозија бушотинске течности
• Локализовани губитак површинског материјала
• Комбиновано хабање и корозија

Озбиљност ових механизама није једнолика у целој компоненти.

Одређене функционалне површине су под знатно већим контактним и хабајућим оптерећењима него околна подручја. Због тога је циљано инжењерство површина посебно вредно.

Ласерско облагање критичних подручја хабања

Током ласерског облагања, прах металне легуре се доводи у прецизно контролисан ласерски генерисан растопљени базен.

Танки део подлоге и убризгани прах се топе заједно, стварајући густи наталожени слој са металуршким везивањем за основни материјал.

За примене са триконусним бургијама, путања ласера ​​може се програмирати посебно око одабраних подручја хабања.

Циљ је да се добије:

Јако металуршко везивање + контролисано разблаживање + висока отпорност на хабање + ограничен унос топлоте + прецизно локализовано наношење.

Ово се разликује од једноставног наношења дебелог премаза преко целе компоненте. Процес је осмишљен око стварног механизма хабања и геометрије критичног подручја.

Типичне области облагања

У зависности од дизајна бургије и механизма отказа, ласерско облагање може се размотрити за одабране регионе као што су:

• Површине хабања повезане са конусом
• Површине које се налазе поред лежаја
• Часопис и региони подршке
• Контактне површине са високим трењем
• Локализоване зоне ерозије
• Остале површине које захтевају додатну заштиту од хабања

Тачан положај облоге треба одредити на основу цртежа компоненте, услова рада и стварног обрасца хабања.

Код сложених компоненти за бушење, треба избегавати непотребно таложење. Материјал треба концентрисати тамо где додатне површинске перформансе пружају мерљиву вредност.

Материјали за облагање отпорни на хабање

Легуре на бази кобалта, као што је стелит 6, могу се користити у одабраним применама алата за бушење где је потребна отпорност на хабање, огреботине и деградацију на повишеним температурама.

Стелит 6 комбинује тврдоћу са релативно добром жилавошћу и обично се користи за компоненте изложене клизном хабању и тешким контактним условима.

Међутим, избор легуре увек треба да зависи од стварне примене.

Други системи на бази кобалта, никла или гвожђа могу бити прикладнији у зависности од:

• Основни материјал
• Механизам хабања
• Ударно оптерећење
• Радна температура
• Корозивно окружење
• Потребна тврдоћа
• Захтеви за машинску обраду

За тешке абразивне услове, могу се проценити и системи материјала ојачаних тврдом фазом.

Оптимални материјал стога није нужно легура са највећом тврдоћом, већ она која пружа одговарајући баланс отпорности на хабање, жилавости, отпорности на пуцање и металуршке компатибилности.

Предгревање и контрола пукотина

Компоненте за бушење се често производе од легираних челика високе чврстоће. Када се ове подлоге комбинују са релативно тврдим материјалима за облагање, термички напон и пуцање морају се пажљиво контролисати.

Предгревање стога може бити важан део процеса ласерског облагања.

У једној репрезентативној примени триконусног бургије, компонента је претходно загрејана на приближно 300°C пре наношења са Стелитом 6.

Ову вредност треба третирати као специфичан процесни услов пројекта, а не као универзални параметар.

Одговарајућа температура претходног загревања зависи од:

састав подлоге + геометрија компоненте + легура облоге + дебљина наталоженог материјала + унос топлоте + услови хлађења.

Међупролазна температура и стратегија хлађења након облагања такође могу захтевати контролу за захтевне комбинације материјала.

Сложена геометрија захтева контролисано кретање

Компоненте триконусних бургија садрже закривљене, нагнуте и прекинуте површине које се не могу увек ефикасно обрадити једноставним линеарним кретањем.

Глава за облагање мора одржавати одговарајући однос са циљном површином док се наношење одвија.

У зависности од геометрије компоненте, систем обраде може захтевати координисано:

• Ротационо кретање
• Линеарно позиционирање
• Вишеосна интерполација
• Оријентација ласерске главе
• Позиционирање радног комада

Наменски уређаји такође могу бити дизајнирани да држе компоненту под одговарајућим углом и омогуће приступ тешко доступним деловима облоге.

За ову врсту примене, дизајн уређаја и контрола кретања су саставни делови процеса ласерског наношења.

Параметри процеса морају бити развијени око компоненте

Успешно ласерско облагање захтева координацију више варијабли, а не ослањање само на снагу ласера.

Важни параметри укључују:

• Ласерска снага
• Величина греде
• Брзина путовања
• Брзина додавања праха
• Преклапање стаза
• Депонована дебљина
• Zaštitni gas
• Температура предгревања
• Међупролазна температура
• Угао упада ласера

Ови параметри утичу на разблаживање, геометрију премаза, металуршко везивање, тврдоћу, склоност пуцању и унос топлоте.

За алате за бушење, развој процеса треба да почне са стварном подлогом, материјалом облоге и геометријом компоненти.

Кључне предности компоненти за бушење

Када се правилно пројектује, ласерско облагање може пружити неколико предности за триконусне бургије и сличне компоненте за бушење.

Локална заштита од хабања: Материјал се наноси тачно на критичне површине уместо да покрива целу компоненту.

Металуршко везивање: Нанети слој формира металуршки интерфејс са подлогом.

Контролисани унос топлоте: Локализована ласерска енергија смањује непотребан термички утицај на околна подручја.

Ефикасност материјала: Високо ефикасни легирани прах је концентрисан тамо где је функционално потребан.

Побољшање површинских перформанси: Одговарајуће легуре могу побољшати отпорност на абразивно хабање, хабање, ерозију и друге озбиљне механизме деградације површине.

Геометријска флексибилност: CNC и вишеосно кретање омогућавају обраду сложених подручја хабања контролисаним путањама наношења.

Ојачавање и регенерација нових компоненти

Ласерско облагање може се разматрати у различитим фазама животног циклуса компоненте за бушење.

Код нових компоненти , одабране површине отпорне на хабање могу се ојачати пре сервисирања како би се побољшала њихова отпорност на захтевне услове рада.

За компоненте оштећене током употребе , ласерско облагање може се користити за обнављање одабраних истрошених површина када је основна компонента и даље погодна за регенерацију.

Да ли је коришћена компонента за бушење погодна за поправку треба утврдити прегледом пре обраде. Компоненте са структурним пукотинама, тешком деформацијом или неприхватљивим оштећењем подлоге не треба аутоматски сматрати поправљивим само зато што се материјал може таложити на површини.

Примене изван триконусних битова

Исти принцип локализованог површинског инжењеринга може се проширити и на друге компоненте бушења и нафтних поља које су изложене јаком хабању, укључујући:

• Компоненте за бушење ваљкастим конусом
• стабилизатори
• Носите рукаве
• Површине алата за бушотине
• Компоненте бушаће колоне које се хабају
• Остале компоненте нафтних поља са високим оптерећењем

Свака примена захтева индивидуалну процену механизма хабања, подлоге, геометрије и радног окружења.

GREENSTONE решења за ласерско облагање алата за бушење

GREENSTONE пружа решења за процес ласерског облагања и опрему за алате за бушење и друге индустријске компоненте које захтевају локално побољшање површине отпорне на хабање.

За сложене компоненте за бушење, решења могу комбиновати прецизно додавање праха, ЦНЦ или вишеосно кретање, ротационо позиционирање и прилагођене уређаје према геометрији стварног радног предмета.

Развој процеса може такође да укључује избор материјала за облагање, стратегију претходног загревања, оптимизацију параметара и испитивање узорака пре коначне конфигурације опреме.

За пројекат ласерског облагања алатом за бушење, доставите цртеж или фотографије компоненти, основни материјал, потребан положај облагања, механизам хабања, жељену дебљину премаза, жељену легуру ако је наведена и услове рада . Ови параметри се затим могу користити за процену одговарајућег материјала за облагање, стратегије обраде и конфигурације опреме.