聚晶金刚石复合片残余热应力的影响因素分析

    导读：残余热应力是影响聚晶金刚石复合片（pdc）性能好坏的***重要因素之一。考虑聚晶金刚石层（pcd）与硬质合金层厚度比以及pdc 压制过程中烧结温度的波动对聚晶金刚石复合片残余热应力的影响，在ansys 中建立pdc 模型，运用热-结耦合法分析pdc 的残余热应力。计算表明，随着pcd 层与硬质合金层厚度比由0.067 增加到0.333,pcd 层表面中心的压应力由1.61 gpa 降低到380 mpa,pcd 层***大径向压应力由1.61 gpa 降低1.03 gpa 左右，而pcd 层边缘靠近界面附近***大轴向拉应力逐渐增大；随着pdc 压制过程中烧结温度由1 000 ℃升高到1 500 ℃，pcd 层的***大径向压应力、***大轴向拉应力以及***大剪应力等均逐渐增大。认为，在研究pdc 合成新工艺过程中，应在保证pdc 使用寿命的前提下尽量降低pcd 层与硬质合金层厚度比；必须尽量切断原材料以及人为操作对温度的影响。

    关键词：聚晶金刚石复合片（pdc）； 烧结温度； 残余热应力

    聚晶金刚石复合片（简称pdc）钻头因具有极高层和软硬交错地层时，pdc 钻头的使用仍然受到较大的耐磨性、抗冲击韧性及锐利的切削刃，在地质和限制。这是因为pdc 是在高温、高压（1 300~1 500 ℃、石油钻探中被广泛应用。聚晶金刚石层（简称pcd ） 条件下由金刚石微粉与硬质合金基体烧结而成层）能始终保持锐利的切削刃，因而广泛用于地质、的，而由于金刚石与硬质合金的热膨胀系数相差太大，石油及煤田钻探中，在软至中硬岩层中获得了非常在卸压冷却过程中， pdc 容易在界面产生很大的残余好的使用效果 .随着pdc 工艺水平的不断提高，热应力，这种残余热应力的存在使复合片强度降低，pdc 钻头的适用领域和用量得到不断扩大。据统计，尤其在承受较强外力或温度变化较大时，金刚石层容pdc 钻头的进尺量占油田钻探总进尺比例已由10 a 易破损或从基体上剥落，导致它失去切削能力而失效。前的16%增加到了目前的约60%.而在钻进硬地因此，研究pdc 残余热应力具有非常重要的意义。