ดอกสว่านแบบไตรโคนทำงานภายใต้สภาวะที่รุนแรงหลายอย่างรวมกัน ได้แก่การสึกหรอจากการเสียดสี แรงกระแทก แรงเสียดทาน ความเค้นสัมผัสสูง และการกัดเซาะจากน้ำมันหล่อเย็นในการเจาะดังนั้น พื้นผิวที่สำคัญรอบๆ กรวย แบริ่ง และบริเวณใช้งานที่อยู่ติดกัน จึงอาจเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วในระหว่างการเจาะที่หนักหน่วง

การเคลือบด้วยเลเซอร์เป็นวิธีควบคุมที่สามารถใช้เคลือบวัสดุโลหะที่ทนต่อการสึกหรอได้อย่างแม่นยำในบริเวณที่มีแรงกดสูงเหล่านี้

แทนที่จะดัดแปลงดอกสว่านทั้งหมดการเคลือบด้วยเลเซอร์เฉพาะจุดจะช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับพื้นผิวที่เลือกไว้ ในขณะเดียวกันก็ลดความร้อนที่ไม่จำเป็นและการสิ้นเปลืองวัสดุให้น้อยที่สุดทำให้เหมาะสำหรับการปรับปรุงพื้นผิวของชิ้นส่วนใหม่และการใช้งานในการซ่อมแซมชิ้นส่วนบางประเภท

เหตุใดดอกสว่านแบบสามแฉกจึงต้องการการป้องกันพื้นผิวเฉพาะจุด

ในระหว่างการเจาะ หัวเจาะจะหมุนอย่างต่อเนื่องไปตามชั้นหิน ในขณะที่หัวเจาะจะได้รับแรงกดตามแนวแกน การสั่นสะเทือน และแรงกระแทกอย่างมาก

ขึ้นอยู่กับสภาวะการขึ้นรูปและการใช้งาน พื้นผิวของชิ้นส่วนอาจได้รับผลกระทบดังนี้:

• การสึกกร่อน
• แรงเสียดทานระหว่างโลหะกับโลหะ
• การสึกหรอจากการยึดติดและการเสียดสี
• ความเสียหายจากการกระแทก
• การกัดเซาะจากของเหลวในการเจาะ
• การสูญเสียวัสดุพื้นผิวเฉพาะจุด
• การสึกหรอและการกัดกร่อนร่วมกัน

ความรุนแรงของกลไกเหล่านี้ไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นส่วน

พื้นผิวใช้งานบางประเภทมีแรงสัมผัสและการสึกหรอสูงกว่าบริเวณโดยรอบอย่างมาก ทำให้การออกแบบพื้นผิวแบบเฉพาะเจาะจงมีคุณค่าอย่างยิ่ง

การเคลือบผิวด้วยเลเซอร์ในบริเวณที่สึกหรอรุนแรง

ในกระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์ ผงโลหะผสมจะถูกส่งเข้าไปในบ่อหลอมที่สร้างขึ้นด้วยเลเซอร์ซึ่งควบคุมได้อย่างแม่นยำ

บริเวณบางๆ ของวัสดุรองรับและผงที่ฉีดเข้าไปจะหลอมรวมกัน ทำให้เกิดชั้นเคลือบที่หนาแน่นพร้อมการยึดเกาะทางโลหะวิทยาเข้ากับวัสดุฐาน

สำหรับงานเจาะดอกสว่านแบบสามแฉก สามารถตั้งโปรแกรมเส้นทางของเลเซอร์ให้ตรงกับบริเวณที่สึกหรอที่เลือกไว้ได้อย่างเฉพาะเจาะจง

วัตถุประสงค์คือเพื่อให้ได้มาซึ่ง:

การยึดเกาะทางโลหะวิทยาที่แข็งแรง + การเจือจางที่ควบคุมได้ + ความต้านทานการสึกหรอสูง + การป้อนความร้อนที่จำกัด + การตกตะกอนเฉพาะจุดที่แม่นยำ

กระบวนการนี้แตกต่างจากการเคลือบหนาๆ ทั่วทั้งชิ้นส่วน กระบวนการนี้ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงกลไกการสึกหรอและรูปทรงเรขาคณิตของบริเวณที่สำคัญเป็นหลัก

พื้นที่ติดตั้งวัสดุหุ้มผนังทั่วไป

ขึ้นอยู่กับการออกแบบดอกสว่านและกลไกการเสียหาย การเคลือบด้วยเลเซอร์อาจเหมาะสมสำหรับบางบริเวณ เช่น:

• พื้นผิวสึกหรอที่เกี่ยวข้องกับรูปทรงกรวย
• พื้นผิวที่อยู่ติดกับแบริ่ง
• วารสารและภูมิภาคสนับสนุน
• พื้นที่สัมผัสที่มีแรงเสียดทานสูง
• เขตการกัดเซาะเฉพาะที่
• พื้นผิวอื่นๆ ที่ต้องการการป้องกันการสึกหรอเพิ่มเติม

ตำแหน่งการหุ้มที่แน่นอนควรพิจารณาจากแบบร่างชิ้นส่วน สภาพการใช้งาน และรูปแบบการสึกหรอที่เกิดขึ้นจริง

สำหรับชิ้นส่วนเจาะที่ซับซ้อน ควรหลีกเลี่ยงการสะสมวัสดุที่ไม่จำเป็น ควรเน้นการสะสมวัสดุในบริเวณที่ประสิทธิภาพพื้นผิวเพิ่มเติมให้ผลลัพธ์ที่วัดได้

วัสดุหุ้มที่ทนต่อการสึกหรอ

โลหะผสมที่มีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบ เช่นสเตลไลต์ 6สามารถนำไปใช้ในงานเครื่องมือเจาะบางประเภทที่ต้องการความทนทานต่อการสึกหรอ การเสียดสี และการเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูง

เหล็กกล้า Stellite 6 ผสมผสานความแข็งเข้ากับความเหนียวที่ดีพอสมควร และมักถูกนำมาพิจารณาสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องเผชิญกับการสึกหรอจากการเสียดสีและสภาวะการสัมผัสที่รุนแรง

อย่างไรก็ตาม การเลือกใช้โลหะผสมควรขึ้นอยู่กับการใช้งานจริงเสมอ

ระบบอื่นๆ ที่ใช้โคบอลต์ นิกเกล หรือเหล็กเป็นส่วนประกอบ อาจเหมาะสมกว่า ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังนี้:

• วัสดุฐาน
• กลไกการสึกหรอ
• การรับแรงกระแทก
• อุณหภูมิในการทำงาน
• สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
• ความแข็งที่ต้องการ
• ข้อกำหนดด้านเครื่องจักร

สำหรับสภาวะการเสียดสีรุนแรง อาจพิจารณาใช้ระบบวัสดุเสริมแรงด้วยเฟสแข็งได้เช่นกัน

ดังนั้น วัสดุที่เหมาะสมที่สุดจึงไม่ใช่โลหะผสมที่มีความแข็งสูงสุดเสมอไป แต่เป็นโลหะผสมที่ให้ความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความต้านทานการสึกหรอ ความเหนียว ความต้านทานการแตกร้าว และความเข้ากันได้ทางโลหะวิทยา

การอุ่นล่วงหน้าและการควบคุมรอยแตก

ชิ้นส่วนสำหรับการเจาะมักผลิตจากเหล็กอัลลอยความแข็งแรงสูง เมื่อนำวัสดุพื้นฐานเหล่านี้มาประกอบกับวัสดุหุ้มที่มีความแข็งค่อนข้างสูง จะต้องควบคุมความเค้นจากความร้อนและการแตกร้าวอย่างระมัดระวัง

ดังนั้น การให้ความร้อนล่วงหน้าจึงอาจเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการเคลือบผิวด้วยเลเซอร์

ในการใช้งานตัวอย่างหนึ่งของดอกกัดสามแฉก ชิ้นส่วนดังกล่าวถูกให้ความร้อนล่วงหน้าถึงประมาณ300°C ก่อนการเคลือบด้วย Stellite 6

ค่านี้ควรถูกพิจารณาว่าเป็นเงื่อนไขกระบวนการเฉพาะโครงการมากกว่าเป็นพารามิเตอร์สากล

อุณหภูมิการอุ่นเครื่องที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับ:

องค์ประกอบของวัสดุพื้นฐาน + รูปทรงของชิ้นส่วน + โลหะผสมที่ใช้ในการเคลือบ + ความหนาของการเคลือบ + ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไป + สภาวะการระบายความร้อน

อุณหภูมิระหว่างชั้นเคลือบและกลยุทธ์การระบายความร้อนหลังการเคลือบอาจต้องได้รับการควบคุมสำหรับวัสดุผสมที่มีความต้องการสูง

รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนต้องอาศัยการควบคุมการเคลื่อนไหว

ชิ้นส่วนของดอกสว่านแบบสามแฉกประกอบด้วยพื้นผิวโค้ง เอียง และไม่ต่อเนื่อง ซึ่งไม่สามารถประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพเสมอไปโดยใช้การเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบธรรมดา

หัวฉีดจะต้องรักษาสัมพันธ์ที่เหมาะสมกับพื้นผิวเป้าหมายในระหว่างที่กระบวนการเคลือบดำเนินไป

ขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วน ระบบการประมวลผลอาจต้องการการประสานงานดังนี้:

• การเคลื่อนที่แบบหมุน
• การวางตำแหน่งเชิงเส้น
• การประมาณค่าแบบหลายแกน
• การวางแนวหัวเลเซอร์
• การวางตำแหน่งชิ้นงาน

นอกจากนี้ ยังสามารถออกแบบอุปกรณ์ยึดเฉพาะเพื่อยึดชิ้นส่วนไว้ในมุมที่เหมาะสมและช่วยให้เข้าถึงบริเวณที่มีวัสดุหุ้มฉนวนที่เข้าถึงยากได้อีกด้วย

สำหรับการใช้งานประเภทนี้การออกแบบอุปกรณ์จับยึดและการควบคุมการเคลื่อนที่ถือเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์

ต้องกำหนดพารามิเตอร์ของกระบวนการโดยคำนึงถึงส่วนประกอบเป็นหลัก

การเคลือบผิวด้วยเลเซอร์ที่ประสบความสำเร็จนั้น จำเป็นต้องประสานตัวแปรหลายอย่างเข้าด้วยกัน แทนที่จะพึ่งพาพลังงานเลเซอร์เพียงอย่างเดียว

พารามิเตอร์ที่สำคัญ ได้แก่:

• กำลังแสงเลเซอร์
• ขนาดลำแสง
• ความเร็วในการเดินทาง
• อัตราการป้อนผง
• การทับซ้อนของแทร็ก
• ความหนาที่สะสม
• ป้องกันแก๊ส
• อุณหภูมิอุ่น
• อุณหภูมิระหว่างทาง
• มุมตกกระทบของเลเซอร์

พารามิเตอร์เหล่านี้มีอิทธิพลต่อการเจือจาง รูปทรงของสารเคลือบ การยึดเกาะทางโลหะวิทยา ความแข็ง แนวโน้มการแตกร้าว และปริมาณความร้อนที่ใช้

สำหรับการพัฒนาเครื่องมือเจาะ ควรเริ่มต้นจากวัสดุพื้นผิว วัสดุหุ้ม และรูปทรงของชิ้นส่วนเป็นหลัก

ข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับชิ้นส่วนการเจาะ

เมื่อได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม การเคลือบผิวด้วยเลเซอร์สามารถให้ข้อดีหลายประการสำหรับดอกสว่านสามแฉกและชิ้นส่วนเจาะที่คล้ายคลึงกัน

การป้องกันการสึกหรอเฉพาะจุด:วัสดุจะถูกเคลือบลงบนพื้นผิวที่สำคัญโดยเฉพาะ แทนที่จะเคลือบชิ้นส่วนทั้งหมด

การยึดติดทางโลหะวิทยา:ชั้นที่เคลือบจะสร้างส่วนต่อประสานทางโลหะวิทยากับพื้นผิว

การควบคุมปริมาณความร้อน:พลังงานเลเซอร์เฉพาะจุดช่วยลดผลกระทบจากความร้อนที่ไม่จำเป็นต่อบริเวณโดยรอบ

ประสิทธิภาพของวัสดุ:ผงโลหะผสมประสิทธิภาพสูงจะถูกรวมไว้ในบริเวณที่จำเป็นต่อการใช้งาน

การเพิ่มประสิทธิภาพพื้นผิว:โลหะผสมที่เหมาะสมสามารถช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสี การเสียดสี การกัดกร่อน และกลไกการเสื่อมสภาพของพื้นผิวที่รุนแรงอื่นๆ ได้

ความยืดหยุ่นทางเรขาคณิต:การควบคุมด้วยเครื่อง CNC และการเคลื่อนที่หลายแกนช่วยให้สามารถประมวลผลบริเวณที่สึกหรอซับซ้อนได้ด้วยเส้นทางการสะสมวัสดุที่ควบคุมได้

การเสริมความแข็งแรงและการผลิตชิ้นส่วนใหม่

การเคลือบผิวด้วยเลเซอร์สามารถพิจารณาได้ในขั้นตอนต่างๆ ของวงจรชีวิตของชิ้นส่วนสำหรับการเจาะ

สำหรับชิ้นส่วนใหม่พื้นผิวที่สึกหรอสูงบางส่วนสามารถเสริมความแข็งแรงก่อนนำไปใช้งาน เพื่อเพิ่มความทนทานต่อสภาวะการใช้งานที่รุนแรง

สำหรับชิ้นส่วนที่เสียหายจากการใช้งานอาจใช้การเคลือบด้วยเลเซอร์เพื่อซ่อมแซมพื้นผิวที่สึกหรอในบางส่วน เมื่อชิ้นส่วนพื้นฐานยังคงเหมาะสมสำหรับการผลิตใหม่

ควรตรวจสอบว่าชิ้นส่วนเจาะที่ใช้แล้วนั้นเหมาะสมสำหรับการซ่อมแซมหรือไม่ โดยการตรวจสอบอย่างละเอียดก่อนดำเนินการซ่อมแซม ชิ้นส่วนที่มีรอยแตกร้าวทางโครงสร้าง การเสียรูปอย่างรุนแรง หรือความเสียหายของพื้นผิวที่ไม่สามารถยอมรับได้ ไม่ควรได้รับการพิจารณาว่าสามารถซ่อมแซมได้โดยอัตโนมัติเพียงเพราะสามารถเติมวัสดุลงบนพื้นผิวได้

การใช้งานนอกเหนือจากดอกสว่านสามแฉก

หลักการทางวิศวกรรมพื้นผิวเฉพาะจุดเดียวกันนี้ สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับชิ้นส่วนอื่นๆ ในแท่นขุดเจาะและแหล่งน้ำมันที่ต้องเผชิญกับการสึกหรออย่างรุนแรงได้ ซึ่งรวมถึง:

• ส่วนประกอบการเจาะแบบลูกกลิ้งกรวย
• ก๊าช
• สวมเสื้อแขนยาว
• พื้นผิวเครื่องมือใต้ดิน
• ส่วนประกอบสึกหรอของชุดเจาะ
• ส่วนประกอบอื่นๆ ของแหล่งน้ำมันที่มีภาระสูง

แต่ละการใช้งานจำเป็นต้องมีการประเมินกลไกการสึกหรอ วัสดุรองรับ รูปทรง และสภาพแวดล้อมการทำงานเป็นรายกรณี

โซลูชันการเคลือบผิวด้วยเลเซอร์ของ GREENSTONE สำหรับเครื่องมือเจาะ

GREENSTONE ให้บริการกระบวนการและอุปกรณ์เคลือบผิวด้วยเลเซอร์สำหรับเครื่องมือเจาะและชิ้นส่วนอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ต้องการเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอเฉพาะจุด

สำหรับชิ้นส่วนเจาะที่ซับซ้อน โซลูชันต่างๆ สามารถผสมผสานการป้อนผงที่มีความแม่นยำสูง การเคลื่อนที่แบบ CNC หรือหลายแกน การกำหนดตำแหน่งแบบหมุน และอุปกรณ์จับยึดแบบกำหนดเองตามรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นงานจริงได้

การพัฒนาขั้นตอนการทำงานยังอาจรวมถึงการเลือกวัสดุหุ้ม การกำหนดกลยุทธ์การให้ความร้อนล่วงหน้า การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ และการทดสอบตัวอย่างก่อนการกำหนดค่าอุปกรณ์ขั้นสุดท้าย

สำหรับโครงการเคลือบผิวด้วยเลเซอร์สำหรับเครื่องมือเจาะ โปรดระบุแบบร่างหรือภาพถ่ายของชิ้นส่วน วัสดุพื้นฐาน ตำแหน่งที่ต้องการเคลือบผิว กลไกการสึกหรอ ความหนาของชั้นเคลือบที่ต้องการ โลหะผสมที่ต้องการ (หากระบุ) และสภาวะการทำงานพารามิเตอร์เหล่านี้จะถูกนำมาใช้ในการประเมินวัสดุเคลือบผิว กลยุทธ์การประมวลผล และการกำหนดค่าอุปกรณ์ที่เหมาะสม