电镀金刚石钻头胎体性能及钻头钻进性能定量研究

发布时间：2022-07-11 17:22

　　作为一种重要的金刚石工具,电镀金刚石钻头已经过四十多年的发展,其制造水平有了很大的提高,但还存在着许多问题。例如:缺少较好的钻头质量评价体系来表征胎体、金刚石、地层三者之间的匹配关系;对胎体材料性能缺少全面的认识,并未正真建立胎体材料性能和钻头钻进性能的直接联系;对金刚石和胎体材料的协同磨损规律认识模糊,缺少定量研究。本文目的是厘清胎体材料性能与钻头钻进性能之间的关系,确定影响钻头钻进性能的决定性因素,为胎体材料的选择、研发和钻头的优化设计提供理论依据,进而拓宽电镀金刚石钻头的应用。本文针对镍、钴和镍钴合金这三种电镀金刚石胎体材料,设计了10组镀液配方,制作了片状和柱状金属镀层试样。首先,对比了三种胎体材料显微形貌、硬度、塑性系数、抗拉强度的差异。通过摩擦磨损实验确定了胎体的磨损性能,并分析了胎体每项基本力学性能对胎体耐磨性的影响规律及关联度。然后,制作了10组电镀金刚石钻头,针对坚硬致密中等研磨性的花岗岩进行了室内微钻实验,记录了每组钻头的钻进时效。利用激光扫描共聚焦显微镜,对比了每个钻头的磨损形貌并采集了唇面磨损形貌三维点云数据。采用投影法对点云数据进行处理和计算,得到了每个钻头单... 

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电镀金刚石钻头胎体性能研究
        1.2.2 金刚石工具磨损特性研究
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 实验方法与设备
    2.1 实验设备
    2.2 电镀液配方组成
    2.3 电镀胎体材料试样的制备
        2.3.1 电镀圆柱样的制备
        2.3.2 镀层片状试样的制备
    2.4 胎体材料形貌观察及性能测试
        2.4.1 胎体材料形貌观察
        2.4.2 胎体材料的显微硬度测试
        2.4.3 胎体材料的拉伸试验
        2.4.4 胎体材料的摩擦磨损试验
    2.5 电镀金刚石钻头制备与微钻实验方案
        2.5.1 电镀金刚石钻头钢体设计
        2.5.2 电镀金刚石钻头的制备
        2.5.3 微钻实验方案
    2.6 电镀金刚石钻头性能测试
        2.6.1 钻头钻进时效数据采集
        2.6.2 唇面磨损形貌观察及钻头磨损三维测量
第三章 胎体材料的形貌、显微硬度、塑性及抗拉强度表征
    3.1 胎体材料的表面形貌
        3.1.1 镍基胎体材料的表面形貌
        3.1.2 钴基胎体材料的表面形貌
        3.1.3 镍钴合金胎体材料的表面形貌
    3.2 胎体材料的显微硬度
        3.2.1 镍基胎体材料的显微硬度
        3.2.2 钴基胎体材料的显微硬度
        3.2.3 镍钴合金胎体材料的显微硬度
    3.3 胎体材料的塑性及抗拉强度
        3.3.1 镍基胎体材料的塑性及抗拉强度
        3.3.2 钴基胎体材料的塑性及抗拉强度
        3.3.3 镍钴合金胎体材料的塑性及抗拉强度
    3.4 本章小结
第四章 胎体材料的磨损性能分析
    4.1 胎体材料磨损形貌对比分析
        4.1.1 镍基胎体材料的磨损形貌
        4.1.2 钴基胎体材料的磨损形貌
        4.1.3 镍钴合金胎体材料的磨损形貌
    4.2 胎体材料的摩擦质量损失
        4.2.1 镍基胎体材料的摩擦质量损失
        4.2.2 钴基胎体材料的摩擦质量损失
        4.2.3 镍钴合金胎体材料的摩擦质量损失
    4.3 磨损性能与显微硬度、塑性系数及抗拉强度之间的关系
    4.4 本章小结
第五章 电镀金刚石钻头钻进实验
    5.1 钻头磨损形貌分析
        5.1.1 镍基钻头磨损形貌分析
        5.1.2 钴基钻头磨损形貌分析
        5.1.3 镍钴合金钻头磨损形貌分析
    5.2 钻头钻进时效分析
        5.2.1 镍基钻头钻进时效分析
        5.2.2 钴基钻头钻进时效分析
        5.2.3 镍钴合金钻头钻进时效分析
    5.3 钻头唇面金刚石出刃高度分析
        5.3.1 镍基钻头金刚石出刃高度分析
        5.3.2 钴基钻头金刚石出刃高度分析
        5.3.3 镍钴合金钻头金刚石出刃高度分析
    5.4 钻头胎体磨损定量表征
        5.4.1 钻头胎体磨损定量表征计算方法
        5.4.2 镍基钻头胎体磨损定量表征
        5.4.3 钴基钻头胎体磨损定量表征
        5.4.4 镍钴合金钻头胎体磨损定量表征
    5.5 钻头钻进效率与胎体性能之间的联系
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[2]坚硬致密弱研磨性岩层电镀金刚石钻头研究[D]. 张丽.中国地质大学 2004



本文编号：3658570