复合片切削刃的工作机理.pdf

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1、第39卷第2期煤田地质与勘探V_01．39NO．22011年4月COALGE0IDGy&EXP10Rr10NApr．2011文章编号：1001-1986(2011)02—0078—03复合片切削刃的工作机理李田军，鄢泰宁，P．K．波格丹诺夫(1．中国地质大学工程学院，湖北武汉430074；2．乌克兰国家科学院超硬材料研究所，基辅04074)摘要：硬质合金一金刚石复合片在弹一塑性岩石(大理岩、石灰岩、砂岩)中的工作机理与孕镶金刚石钻头的工作机理有着本质性的区别根据硬质合金一金刚石复合片在切削过程中的受力作用，研究了

2、复合片切削刃的工作机理，并将理论计算与实验数据进行了对比。结果表明，在一定范围内，机械速度随着复合片切入岩石深度的增大而增大，而切入岩石的深度主要取决于复合片受到的轴向载荷及切削角等参数，且随着转速或轴向载荷增加，动荷系数B应取较小的值。分析结果有助于设计金刚石切削具和钻进参教。关键词：金刚石复合片；切削刃；工作机理中图分类号：P634文献标识码：ADOI：10．3969~．issn．1001．1986．2011．02．018WOrkmechanismofdiamondcompactcutting-edgeLIT

3、ianjun，YANTaining，P．K．Bor~aHoB(1．EngineeringFaculty，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China；2．NationalAcademyofSciencesofUkraineScienceandTechnologyDiamondConcern，Kiev04074，Ukraine)Abstract：Thereareintrinsicdifferenceofworkmechanismbetweendiamondcompac

4、tbitandimpregnateddia-mondbit．Theworkmechanismofdiamondcompactwastheoreticallyresearched，onthebasisoftheforceondia-mondcompactduringthecuttingcourse，thentheresultsoftheorycalculationandexperimentdatawerejuxtaposed．Theresultsshowedthatwithinacertainrange，theme

5、chanicalspeedincreaseswiththecuttingdepthofPDCinrock，whilethedepthofcutdependsontherockbythePDCcuttingangleoftheaxialloadandotherparameters．Andwiththeincreaseinspeedoraxialload，dynamicloadcoeficientBshouldtakesmallervalues，SOthedesignofdiamondcuttingtoolsando

6、fthedrillingparameterswillbepromotedthroughtheresultsanalysis．Keywords：diamondcompact；cutting—edge；workmechanism金刚石极高的硬度和优良的韧性，能有效地破质合金一金刚石复合片切削刃的工作机理，准确把握碎坚硬的岩石，因而在钻探工程中得到了广泛的应PDC切削刃破岩受力的作用规律，有助于设计金刚用。国内外已对孕镶金刚石钻头的工作机理进行了石切削具和钻进参数，为完善钻头设计提供理论依大量研究【l～l，但有关金刚石

7、的碎岩机理及破碎过程据，对PDC钻头在弹一塑性岩石中的实际应用具有至今尚未被彻底掌握。重要意义。在软到中等硬度地层中，硬质合金一金刚石复合1金刚石切削刃的工作机理片(PDC)钻头比孕镶钻头具有更好的破岩性能，机械钻速高，寿命长，综合经济效益显著，有着十分广硬质合金一金刚石复合片的工作机理是一个非阔的应用前景。但PDC钻头在大理岩、石灰岩、砂常复杂的问题。一般认为，PDC钻头破碎岩石的方岩等弹～塑性岩石中的破岩机理与孕镶金刚石钻头式是以切削破碎、剪切破碎为主，挤压破碎为辅。有着本质性的区别，相关的研究报道还很少见。

8、这种切削作用与金属切削类似，在轴向载荷和水平因PDC钻头是使用人造聚晶金刚石复合片作载荷作用下，对于硬度较小的弹一塑性岩石，钻头的为切削元件，其切削刃的受力和工作状态是影响其复合片切削刃极易吃入地层，同时切削刃前的岩石磨损和钻进效率的一个关键性因素l3】。正确分析硬在扭转力f切向力)的作用下不断产生塑性流动而实收稿日期：2010—10—13基金项目：科技部国际合作项目(2