I. PDC-யின் வெப்பத் தேய்மானம் மற்றும் கோபால்ட் நீக்கம்
PDC-யின் உயர் அழுத்த சின்டரிங் செயல்முறையில், கோபால்ட் ஒரு வினையூக்கியாகச் செயல்பட்டு, வைரம் மற்றும் வைரத்தின் நேரடி இணைப்பை ஊக்குவிக்கிறது. மேலும், இது வைர அடுக்கையும் டங்ஸ்டன் கார்பைடு மேட்ரிக்ஸையும் ஒன்றாக இணைத்து, அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் சிறந்த தேய்மான எதிர்ப்புத்திறனுடன் எண்ணெய் வயல் புவியியல் துளையிடுதலுக்கு ஏற்ற PDC வெட்டும் பற்களை உருவாக்குகிறது.
வைரங்களின் வெப்ப எதிர்ப்புத்திறன் மிகவும் குறைவாகவே உள்ளது. வளிமண்டல அழுத்தத்தின் கீழ், வைரத்தின் மேற்பரப்பு சுமார் 900℃ அல்லது அதற்கும் அதிகமான வெப்பநிலையில் உருமாற்றம் அடையக்கூடும். பயன்பாட்டின் போது, பாரம்பரிய PDC-கள் சுமார் 750℃ வெப்பநிலையில் சிதைவடையத் தொடங்குகின்றன. கடினமான மற்றும் உராய்வுத்தன்மை கொண்ட பாறை அடுக்குகளைத் துளையிடும்போது, உராய்வு வெப்பத்தின் காரணமாக PDC-கள் இந்த வெப்பநிலையை எளிதில் அடையக்கூடும். மேலும், உடனடி வெப்பநிலை (அதாவது, நுண்ணிய மட்டத்தில் உள்ள ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தின் வெப்பநிலை) கோபால்ட்டின் உருகுநிலையை (1495°C) விட மிக அதிகமாக, இன்னும் கூட உயர்ந்திருக்கக்கூடும்.
தூய வைரத்துடன் ஒப்பிடுகையில், கோபால்ட் இருப்பதால், வைரம் குறைந்த வெப்பநிலையிலேயே கிராஃபைட்டாக மாறுகிறது. இதன் விளைவாக, குறிப்பிட்ட இடங்களில் ஏற்படும் உராய்வு வெப்பத்தால் உருவாகும் கிராஃபைட்டாக்கம் காரணமாக வைரத்தில் தேய்மானம் ஏற்படுகிறது. மேலும், கோபால்ட்டின் வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம் வைரத்தை விட மிக அதிகம், எனவே வெப்பப்படுத்தும் போது, கோபால்ட்டின் விரிவாக்கத்தால் வைரத் துகள்களுக்கு இடையேயான பிணைப்பு சிதைக்கப்படலாம்.
1983-ல், இரண்டு ஆராய்ச்சியாளர்கள் வழக்கமான PDC வைர அடுக்குகளின் மேற்பரப்பில் வைர அகற்றும் சிகிச்சையைச் செய்து, PDC பற்களின் செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்தினர். இருப்பினும், இந்தக் கண்டுபிடிப்பு அதற்குரிய கவனத்தைப் பெறவில்லை. 2000-ஆம் ஆண்டிற்குப் பின்னர்தான், PDC வைர அடுக்குகளைப் பற்றிய ஆழமான புரிதலுடன், துளையிடும் கருவிகளை வழங்கும் நிறுவனங்கள் பாறைத் துளையிடலில் பயன்படுத்தப்படும் PDC பற்களுக்கு இந்தத் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கின. இந்த முறையில் சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட பற்கள், குறிப்பிடத்தக்க வெப்ப இயந்திரத் தேய்மானத்துடன் கூடிய அதிக உராய்வுள்ள பாறை அமைப்புகளுக்கு ஏற்றவை, மேலும் இவை பொதுவாக "கோபால்ட் நீக்கப்பட்ட" பற்கள் என்று குறிப்பிடப்படுகின்றன.
"கோபால்ட் நீக்கம்" எனப்படும் இந்த செயல்முறை, PDC-ஐ பாரம்பரிய முறையில் தயாரிக்கப்படுகிறது. பின்னர், அதன் வைர அடுக்கின் மேற்பரப்பானது, அமில அரிப்பு செயல்முறையின் மூலம் கோபால்ட் பகுதியை அகற்றுவதற்காக வீரியம் மிக்க அமிலத்தில் மூழ்கடிக்கப்படுகிறது. கோபால்ட் அகற்றப்படும் ஆழம் சுமார் 200 மைக்ரான் வரை அடையலாம்.
ஒரே மாதிரியான இரண்டு PDC பற்களில் (அவற்றில் ஒன்றின் வைரப் படல மேற்பரப்பில் கோபால்ட் நீக்கும் சிகிச்சை செய்யப்பட்டிருந்தது) ஒரு கடுமையான தேய்மானச் சோதனை நடத்தப்பட்டது. 5000 மீட்டர் கிரானைட்டை வெட்டிய பிறகு, கோபால்ட் நீக்கப்படாத PDC-யின் தேய்மான விகிதம் கடுமையாக அதிகரிக்கத் தொடங்கியது கண்டறியப்பட்டது. இதற்கு மாறாக, கோபால்ட் நீக்கப்பட்ட PDC, சுமார் 15000 மீட்டர் பாறையை வெட்டும்போது ஒப்பீட்டளவில் நிலையான வெட்டும் வேகத்தைப் பராமரித்தது.
2. PDC-ஐக் கண்டறியும் முறை
PDC பற்களைக் கண்டறிய, அழிவு சோதனை மற்றும் அழிவற்ற சோதனை என இரண்டு வகையான முறைகள் உள்ளன.
1. அழிவு சோதனை
இந்தச் சோதனைகள், ஆழ்துளை நிலைமைகளை முடிந்தவரை தத்ரூபமாக உருவகப்படுத்தி, அத்தகைய சூழ்நிலைகளில் வெட்டும் பற்களின் செயல்திறனை மதிப்பிடுவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. அழிவுச் சோதனையின் இரண்டு முக்கிய வடிவங்கள் தேய்மான எதிர்ப்புச் சோதனைகள் மற்றும் தாக்க எதிர்ப்புச் சோதனைகள் ஆகும்.
(1) தேய்மான எதிர்ப்பு சோதனை
PDC தேய்மான எதிர்ப்புச் சோதனைகளைச் செய்வதற்கு மூன்று வகையான உபகரணங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
A. செங்குத்து கடைசல் இயந்திரம் (VTL)
சோதனையின் போது, முதலில் PDC பிட்டை VTL லேத்தில் பொருத்தி, ஒரு பாறை மாதிரியை (பொதுவாக கிரானைட்) PDC பிட்டின் அருகில் வைக்கவும். பின்னர், அந்தப் பாறை மாதிரியை லேத்தின் அச்சில் ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் சுழற்றவும். PDC பிட், பாறை மாதிரியை ஒரு குறிப்பிட்ட ஆழத்தில் வெட்டுகிறது. சோதனைக்கு கிரானைட்டைப் பயன்படுத்தும்போது, இந்த வெட்டும் ஆழம் பொதுவாக 1 மி.மீ.க்கும் குறைவாக இருக்கும். இந்தச் சோதனையை உலர்வாகவோ அல்லது ஈரமானதாகவோ செய்யலாம். "உலர் VTL சோதனையில்," PDC பிட் பாறையை வெட்டும்போது, குளிர்விப்பு எதுவும் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை; உருவாகும் உராய்வு வெப்பம் அனைத்தும் PDC-க்குள் நுழைந்து, வைரத்தின் கிராஃபைட்டாக்கல் செயல்முறையை வேகப்படுத்துகிறது. அதிக துளையிடும் அழுத்தம் அல்லது அதிக சுழற்சி வேகம் தேவைப்படும் சூழ்நிலைகளில் PDC பிட்களை மதிப்பிடும்போது, இந்தச் சோதனை முறை சிறந்த முடிவுகளைத் தருகிறது.
"ஈர VTL சோதனை" என்பது, சோதனையின் போது PDC பற்களை நீர் அல்லது காற்றால் குளிர்விப்பதன் மூலம், மிதமான வெப்ப நிலைகளில் PDC-யின் ஆயுளைக் கண்டறிகிறது. எனவே, இந்தச் சோதனையின் முக்கிய தேய்மான மூலமானது, வெப்பமூட்டும் காரணியை விட, பாறை மாதிரியை அரைப்பதே ஆகும்.
B, கிடைமட்ட லேத்
இந்தச் சோதனையும் கிரானைட்டைக் கொண்டு மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் இதன் சோதனைக் கொள்கை அடிப்படையில் VTL சோதனையைப் போன்றதே ஆகும். சோதனை நேரம் சில நிமிடங்கள் மட்டுமே, மேலும் கிரானைட்டிற்கும் PDC பற்களுக்கும் இடையேயான வெப்ப அதிர்ச்சி மிகவும் குறைவாகவே இருக்கும்.
PDC கியர் வழங்குநர்களால் பயன்படுத்தப்படும் கிரானைட் சோதனை அளவுருக்கள் மாறுபடும். உதாரணமாக, அமெரிக்காவில் உள்ள சிந்தெடிக் கார்ப்பரேஷன் மற்றும் டிஐ கம்பெனி பயன்படுத்தும் சோதனை அளவுருக்கள் முற்றிலும் ஒரே மாதிரியானவை அல்ல, ஆனால் அவர்கள் தங்கள் சோதனைகளுக்கு ஒரே கிரானைட் பொருளைப் பயன்படுத்துகிறார்கள்; அது மிகக் குறைந்த நுண்துளைத்தன்மை மற்றும் 190MPa அமுக்க வலிமை கொண்ட, கரடுமுரடான முதல் நடுத்தர தரம் வரையிலான ஒரு பலபடிக தீப்பாறை ஆகும்.
C. தேய்மான விகிதத்தை அளவிடும் கருவி
குறிப்பிட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ், சிலிக்கான் கார்பைடு அரைக்கும் சக்கரத்தைச் சீர்செய்ய PDC-யின் வைர அடுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அரைக்கும் சக்கரத்தின் தேய்மான விகிதத்திற்கும் PDC-யின் தேய்மான விகிதத்திற்கும் உள்ள விகிதம் PDC-யின் தேய்மானக் குறியீடாக எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது, இது தேய்மான விகிதம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
(2) தாக்க எதிர்ப்பு சோதனை
தாக்கச் சோதனை முறையில், PDC பற்கள் 15-25 டிகிரி கோணத்தில் பொருத்தப்பட்டு, பின்னர் ஒரு குறிப்பிட்ட உயரத்தில் இருந்து ஒரு பொருள் கீழே போடப்பட்டு, அந்தப் பற்களின் மீதுள்ள வைரப் படலத்தில் செங்குத்தாகத் தாக்கப்படும். விழும் பொருளின் எடை மற்றும் உயரம், சோதனைப் பல் அனுபவிக்கும் தாக்க ஆற்றல் அளவைக் குறிக்கும்; இந்த ஆற்றல் படிப்படியாக 100 ஜூல் வரை அதிகரிக்கலாம். ஒவ்வொரு பல்லும் மேலும் சோதிக்க முடியாத நிலை வரும் வரை 3-7 முறை தாக்கப்படலாம். பொதுவாக, ஒவ்வொரு ஆற்றல் மட்டத்திலும் ஒவ்வொரு வகை பல்லிலிருந்தும் குறைந்தது 10 மாதிரிகள் சோதிக்கப்படுகின்றன. பற்களின் தாக்க எதிர்ப்புத்திறனில் ஒரு வரம்பு இருப்பதால், ஒவ்வொரு ஆற்றல் மட்டத்திலும் கிடைக்கும் சோதனை முடிவுகள், ஒவ்வொரு பல்லிலும் தாக்கத்திற்குப் பிறகு ஏற்படும் வைரச் சிதைவின் சராசரிப் பரப்பளவாகும்.
2. அழிவற்ற சோதனை
கண்ணால் பார்த்து மற்றும் நுண்ணோக்கி மூலம் ஆய்வு செய்வதைத் தவிர, மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் சேதப்படுத்தாத சோதனை நுட்பம் மீயொலி வருடல் (Cscan) ஆகும்.
C ஸ்கேனிங் தொழில்நுட்பத்தால் சிறிய குறைபாடுகளைக் கண்டறிந்து, அவற்றின் இருப்பிடம் மற்றும் அளவைத் தீர்மானிக்க முடியும். இந்தச் சோதனையைச் செய்யும்போது, முதலில் PDC பல்லை ஒரு நீர்த்தொட்டியில் வைத்து, பின்னர் மீயொலி ஆய்வுக் கருவி மூலம் ஸ்கேன் செய்ய வேண்டும்;
இந்தக் கட்டுரை “ இலிருந்து மறுபதிப்பு செய்யப்பட்டுள்ளதுசர்வதேச உலோக வேலைப்பாடு வலையமைப்பு“
பதிவிட்ட நேரம்: மார்ச் 21, 2025
