Magfúrási technológia
Általános információk
A gyémánt fúrást a következő jellemzi:
- a kútakat kis átmérőjű koronákkal fúrják;
- A kútokat a horizonton bármely szögben fúrni lehet;
- a gyémánt korona nagy forgási sebessége és nagy kopásállósága;
- A sekély gyémántfúrásra szolgáló gépeket nagy sebességű, kis súly jellemzi.
A világ legmélyebb kicsi átmérőjű kútjai (Dél-Afrika, 4295 m mélység, d = 46 mm) fúrták fúrással.
Gyémántok, tulajdonságaik és alkalmazásuk
A gyémánt egy tiszta szénből álló ásvány. A keménységű gyémánt minden természetes és mesterséges anyagnál jobb. A Mohs skála keménysége 10, abszolút keménysége sokszor magasabb, mint a korund keménysége. A Razival szerint a gyémánt csiszoló képessége 90-szer magasabb, mint a korund. A gyémántok térfogati súlya 3,1 és 3,54 között változik. A fajsúlya 3,5-3,6.
A gyémánt súlyát karátokban (0,2 g) mérjük. A gyémántok két fő típusa - ékszer és technika. Ékszer gyémánt tiszta víz mesterséges felületek után nevezik gyémánt.
A technikai gyémántok következő minőségei vannak.
Bort (szinonimája - oldalra). Ezek a gyémántok szabálytalan kristályok, csíkok és gömb alakú sugárzó aggregátumok. Az oldalak törékenyek. A legtöbb esetben sárga, barna és szürke festett. Az oldalak fajsúlya 3,5 - 3,6.
A Ballas egyfajta gyöngy, de gömb alakú és sugárzó szerkezete van. Általában a központi részük durva kristályos szerkezettel rendelkezik, és a héj - finomszemcsés szerkezet és megnövekedett keménység. A Ballas fajsúlya 3,5.
Carbonado (karbonátok, fekete gyémántok) finom szemcsés, átlátszatlan, ovális alakú, gyémánt csillogású aggregátumok; sötét színekkel festették: szürke, fekete és kevésbé zöld. Ezek a technikai gyémántok a legkevésbé törékenyek.
A szén-dioxid tömege 3,1 és 3,45 közé esik. Carbonado, amelynek tömege 3,2-nél kisebb, porózus és gyorsan felszívódik. A 3.45-nél nagyobb térfogatsűrűségű szén-dioxid már átmenetileg durva szemcsés, törékenyebb.
A gyémánt koronák gyártásához 1928 - 1935 gg. főleg nagyméretű, 1-2 karátos súlyú karbonátot használtak, amelyeket kézzel varrtak a koronákba.
A szén-dioxid magas költségei miatt manapság a gyémánt fúráshoz, többnyire kisméretű lemezeket használnak.
Ezért a kicsi oldalon erősített koronákat kis gyémántnak nevezik, gyárilag gyártják őket.
Jelenleg a hazai fúrási gyakorlatban a hazai és külföldi, a fúrás szerszám mellett természetes nyersgyémánt- használunk alacsony minőségű gyémántok, amelyek ki vannak téve a megfelelő mechanikai, termikus és egyéb kezelési módok, hogy növeljék a mechanikai szilárdság. A gyémánt finomításával nagy figyelmet fordítanak a belső feszültségek eltávolítására, a gyémánt fényezésre és a későbbi polírozásra.
Meg kell jegyezni, hogy manapság a belföldi ipar nagy mennyiségű szintetikus gyémántot gyárt, amelyeket széles körben használnak a mérnöki és műszergyártásban, mint csiszolóanyag. A nagy szintetikus gyémántok koronák megerősítésére végzett kísérletek biztató eredményeket hoznak.
Nagy keménységű, szuperkemény borazon ötvözet előállítását elsajátították. Ez ellenáll a 1900 ° feletti hőmérsékleteknek (a gyémánt égési sebessége 900 ° C-os oxigénhőmérsékleten).
Gyémánt koronák és azok alkalmazása
A gyémánt korona két fő típusra oszlik:
- szilárd koronák nem magfúráshoz (gyémánt bitek);
- gyűrű koronák, amelyek kiürítik a magot.
A bezkernovye koronák előállításához gondosan kiválasztott gyémánt gyöngyöket használnak, amelyek V10-től V40-ig terjednek.
A korona nélküli koronák előnye, hogy egy futtatás során több tíz méter mélységet fúrnak le (a szerszámot csak a kút befejezése után szabadítják ki).
A gyémántgyűrű koronák nem teszik lehetővé a fúrás minden előnyét nagy forgási sebesség mellett, mivel a keletkező rezgés gyakori önzáródást okoz a magban.
A gyémántok elhelyezésének módja szerint a munkaterületen a koronákat a következőkre osztják:
Az egyrétegű és többrétegű koronákat 5 - 60 darab szemcseméretű gyémánt lapokkal erősítik meg. 1 karátnál. Az amerikai gyakorlatban a gyémánt finomság 5-20, hogy 1 karátos kő megerősített bitek sziklafúrásra nem különösebben nehéz, gyémánt finomság 25-40 kövek karátos - fúráshoz hard rock, gyémánt finomság több mint 50 db. 1 karátos megerősített koronák erős koptató kőzetek fúrásához. 8 - 10 karátnyi gyémántot helyeznek be egy 46 mm átmérőjű koronába. A monoréteg koronák gyémántok vannak elosztva a munka végén a fúrófejet úgy, hogy behelyezzük egy mátrixot gyémántszemcsék előírt ravnostoykost dolgozó végét a korona. Attól függően, hogy az átmérője a korona és a mérete a gyémántszemcsék elrendezve az utolsó végén koronák hat, hét és kilenc sor oly módon, hogy minden egyes gyűrű alakú horony, a gyémánt fúró ki fúrólyuktalpon átfedi legalább négy gyémántszemcsék. Körülbelül 60% -a a gyémántok vannak rögzítve a dolgozó végén a korona, és a 40% oldalirányú (pontozás) - kalibrálásához fúrólyuk fala és a mag. A gyémántok, az első osztályú gyémántok vagy az ovális termékek gyémántjai használatosak. A gyémánt szemeket egy 70-75% -os mátrixba kell betölteni; míg az ötvözetmátrixnak szilárdan ragaszkodnia kell a gyémántszemcsékhez.
A többrétegű koronákban az egyik réteg gyémánt szemcséit a szomszédos rétegek szemcséi közötti résekbe helyezzük.
Megtalálták az egyrétegű gyémánt koronák kopásállóságának növelésére szolgáló eszközöket. Az a tény, hogy megtalálhatók azok a gyémántok, amelyek a legnehezebbek, és ezért alkalmasak vágóként való használatra.
Ezért, a gyémánt lehet beállítani L és megerősített a koronát úgy, hogy a legnagyobb keménység vektor gyémánt kristály, amelynek alakja rombuszos dodekaéder octahedrons és kockák vannak orientálva irányába Meddőpréselő negatív szöge körülbelül 15 °.
Az orientált gyémántokkal rendelkező koronák sokkal lassabban koplalnak, és nagyobb mechanikai sebességgel fúrhatnak.
A gyémánt koronák fúrósebességéhez és tartósságához nagy jelentőséggel bírnak a koronák működő felületén a víz, a hűtési gyémántok és az öblítőiszap elszívása.
Az impregnált koronák finomabb gyémántokkal vannak felszerelve, 80-200 darab szemcsemérettel. karátonként. Impregnált koronákban a gyémánt finom szemcsék egyenletes eloszlása a cementkötésű ötvözetben a gyűrű alakú mátrix teljes magasságában. A gyémántok koncentrációja 1,5 és 2,0 karát / 1 mm között van a gyémántot tartalmazó mátrix magasságában.
Az impregnált koronák gyémántjainak minősége kevésbé fontos, mint az egyrétegű koronák esetében. Ezért az impregnált gyémántokat gyakran impregnált koronákhoz használják.
Az impregnált korona értékcsökkenése a mátrix minőségétől függ: minél keményebb a mátrix, annál kevesebb a gyémántfogyasztás, annál hosszabb a korona, de annál lassabb a fúrási sebesség.
A szilárd mátrixú impregnált koronák hasznosak a csiszoló kőzetek fúrásához; ezeket a biteket a fúrás során koptató képződmények önálló élesítés, de zashlifovyvayut és kell rendszeresen kihegyezett során a fúrás kemény kis koptató kőzetek nyomaitól.
Diamond-mátrix vagy öntött ötvözetből egy viszonylag alacsony olvadáspontú, vagy úgy állítjuk elő, porkohászati. Hogy előkészítse a mátrixok használt berilliumbronz, volfrám-réz-alumínium ötvözet, a volfrám-karbid-kobalt ötvözet és mások. Végzett kísérletek a műanyag és gumi mátrixok. Külföldön különös figyelmet fordítanak az anyagi mátrixok megválasztására. Gyakrabban a mátrixot por-kohászat végzi. Minél csiszolóbb a szikla, a koronának viselnie kell a kopásállóbb mátrixot.
A mátrix ötvözetnek:
- Nagy hővezető képességgel rendelkezzen a fúrás során a korona végének gyors eltávolítása érdekében;
- szorosan illeszkedjenek a gyémánt szemekhez, ami a mátrixanyag és a gyémántszemcsék expozíciós együtthatói hasonló értékének köszönhető;
- hogy rövid időre olyan hőmérsékleten alakuljon ki, amely kizárja a gyémántok grafitizációját.
Gyémánt fúrási technológia
A gyémánt koronáknak kicsi átmérője van, így a fúrócsöveknek bimbócsatlakozásokkal kell rendelkezniük.
A 36 és 46 mm átmérőjű rudak esetében 33,5 és 42 mm átmérőjű rudakat használnak; az 59 mm és a 76 mm átmérőjű 50 mm-es koronák esetében.
A korona, a magcső, az adapter és az alsó rudak koaxiálisak és egyenesek legyenek. A korona és a magcső közötti erős sziklák fúrásakor szükség van egy gyémánt tompítóra a hordó kalibrálásához. Ez csökkenti a lyuk fúrásának idejét és növeli a gyémánt korona munkaképességét.
A kút hajlításának ellensúlyozása érdekében ajánlatos egy második gyémánt bővítőt a magcső és az adapter között elhelyezni.
A fúrási folyamat során a gyémánt korona csökkenti a külső átmérőt, és a belső átmérő nő. Következésképpen a mag átmérője is növekszik. Ezért, mielőtt egy új, még nem működő koronát dobálna a kútba, meg kell előmunkálni a kút mélyedését egy vésővel, hogy elpusztítsa a megmaradt magot. Ha nem végez ilyen műveletet, a korona belső gyémántjait a mag megdöntheti. Korona nélküli koronák fúrásakor ez a művelet eltűnik.
A gyémántos szerszámot le kell csavarni anélkül, hogy a gyémánt károsodna. Az új, még mindig működő koronát nagyon óvatosan kell leengedni a lejtőn, hogy megfigyeljük, ha az új koronát a lefutott fúrólyukba szorítjuk. Ha a koronát becsípődik, fel kell emelni, és folytatni kell a lyuk fúrását - ellenkező esetben a külső gyémántokat összetörhetjük. Az arcon lévő koronát óvatosan kell elhelyezni, anélkül, hogy rázkódnának vagy feltűnő lennének.
A nemzetközi gyakorlatban, fúrási koronák melkoalmaznymi átmérője 46 mm, és a 36-on hajthatjuk végre 750-1500 r / min. Nagy sebességgel a fúrószár lehet nagyon vybrirovat, amely csökkenti az ellenállást a gyémánt koronát. A vibrálás csökkentésére fúrócsö kívülről kent vastag speciális készítmény, amely gyanta, Nigrol, állati zsír és mások. A növekedés az erő és a súrlódástól vésőfúró fordulatok számának csökken. A mélyfúrással a forgási sebesség 150-250 fordulat / percre csökken.
Amikor új koronát helyezünk az arcra, először kis tengelyirányú erőt (150-200 kg) és alacsony fordulatszámot adunk meg; Mivel a gyémántokat 10-15 percen belül hozzáadják a koronához, a korona terhelése és a fordulatszám növeli a normális értéket. A korona tengelyirányú ereje leggyakrabban 600-800 kg.
A fúrás nem történik, amíg a korona teljesen kopott, és amikor a fúrás sebessége 2-3 cm / percre csökken, megváltozik.
A gyémántfúrásban való mosásnak biztosítania kell a gyémántok jó hűtését, mivel erős fűtéssel romlik. feláramlási sebesség közötti rúd húr, és a fúrólyuk fala nem lehet kevesebb, mint 0,6-0,8 m / sec.
Ha a magcső egy maggal van feltöltve, a szerszámot felemelik. Ehhez a magot a korona felett helyezik el, amely a magot az arcról könnyíti le. A felemelt koronát meglazítják és megvizsgálják. A magból a magot kivesszük. A gyémánt koronát a következő esetekben kell cserélni:
- a korona mechanikai károsodása;
- megjelenés végén a korona körkörös barázdák hiánya miatt teljes az átfedés a folyamat vége a gyémánt;
- a gyémántok erős denudációja;
- Korona kopás átmérőben.
A kopott gyémánt biteket küldenek a gyári, ahol a mátrix feloldjuk a megfelelő savak és választjuk alkalmas fúrásra gyémánt, másodsorban használják a koronák.
Amikor hazai gyémántkorona fúrást végez, a forgási sebesség általában 250-450 fordulat / perc. Az axiális terhelés a korona munkahurokjának 1 cm2-es 40-60 kg-os kiszámításából származik, attól függően, hogy a gyémánt korona gyémánttal van-e telített.