I. কোর উপাদান গঠন
1কঠিন ধাপঃ টংস্টেন কার্বাইড (ডাব্লুসি)
- অনুপাতের পরিসীমা: ৭০% ৯৫%
- মূল বৈশিষ্ট্য: অতি-উচ্চ কঠোরতা এবং পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে, একটি ভিকার্স কঠোরতা ≥1400 HV।
- শস্যের আকার:
- মোটা শস্য (38μm): উচ্চ অনমনীয়তা এবং আঘাত প্রতিরোধের, শিল বা কঠিন interlayers সঙ্গে গঠন জন্য উপযুক্ত।
- সূক্ষ্ম/উত্তর সূক্ষ্ম শস্য (0.2 ¢ 2 μm): উন্নত কঠোরতা এবং পরিধান প্রতিরোধের, কোয়ার্টজ স্যান্ডস্টোনের মতো অত্যন্ত ক্ষয়কারী গঠনগুলির জন্য আদর্শ।
2. বাঁধক ধাপঃ কোবাল্ট (কো) বা নিকেল (নি)
- অনুপাতের পরিসীমা: 5 ¢ 30%, টংস্টেন কার্বাইড কণা বন্ধন এবং দৃঢ়তা প্রদানের জন্য একটি "ধাতব আঠালো" হিসাবে কাজ করে।
- প্রকার এবং বৈশিষ্ট্য:
- কোবাল্ট-ভিত্তিক (প্রচলিত পছন্দ):
- উপকারিতা: উচ্চ তাপমাত্রায় উচ্চ শক্তি, ভাল তাপ পরিবাহিতা, এবং উচ্চতর ব্যাপক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য।
- অ্যাপ্লিকেশনঃ বেশিরভাগ প্রচলিত এবং উচ্চ তাপমাত্রা গঠন (কোবাল্ট 400 °C এর নিচে স্থিতিশীল থাকে) ।
- নিকেল ভিত্তিক (বিশেষ প্রয়োজনীয়তা):
- উপকারিতাঃ আরও শক্তিশালী জারা প্রতিরোধের (এইচ 2 এস, সিও 2 এবং উচ্চ লবণাক্ততা ড্রিলিং তরল প্রতিরোধী) ।
- প্রয়োগঃ অ্যাসিডিক গ্যাস ক্ষেত্র, অফশোর প্ল্যাটফর্ম এবং অন্যান্য ক্ষয়কারী পরিবেশ।
- কোবাল্ট-ভিত্তিক (প্রচলিত পছন্দ):
3. অ্যাডিটিভস (মাইক্রো-লেভেল অপ্টিমাইজেশন)
- ক্রোমিয়াম কার্বাইড (Cr3C2): অক্সিডেশন প্রতিরোধের উন্নতি করে এবং উচ্চ তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে বন্ডার ফেজ ক্ষতি হ্রাস করে।
- ট্যানটালিয়াম কার্বাইড (TaC) /নিওবিয়াম কার্বাইড (NbC): শস্যের বৃদ্ধি বাধাগ্রস্ত করে এবং উচ্চ তাপমাত্রায় কঠোরতা বাড়ায়।
২. টংস্টেন কার্বাইড হার্ডমেটাল বেছে নেওয়ার কারণ
| পারফরম্যান্স | সুবিধা বর্ণনা |
|---|---|
| পরিধান প্রতিরোধক | কঠিনতা শুধুমাত্র হীরা দ্বিতীয়, কোয়ার্টজ বালি মত abrasive কণা দ্বারা ক্ষয় প্রতিরোধী (পরিধান হার 10+ ইস্পাত চেয়ে কম) । |
| প্রভাব প্রতিরোধের | কোবাল্ট / নিকেল বন্ডার ফেজ থেকে কঠোরতা ডাউনহোল কম্পন এবং বিট রিবাউন্ডিং (বিশেষত রুক্ষ-শস্য + উচ্চ কোবাল্ট ফর্মুলেশন) থেকে টুকরো টুকরো করে তোলে। |
| উচ্চ তাপমাত্রায় স্থিতিশীলতা | ৩০০-৫০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের তল গর্তের তাপমাত্রায় পারফরম্যান্স বজায় রাখে (কোবাল্ট ভিত্তিক খাদগুলির তাপমাত্রার সীমা ~৫০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে থাকে) । |
| ক্ষয় প্রতিরোধের | নিকেল ভিত্তিক খাদগুলি সালফারযুক্ত ড্রিলিং তরল থেকে জারা প্রতিরোধ করে, অ্যাসিডিক পরিবেশে পরিষেবা জীবন বাড়ায়। |
| খরচ-কার্যকারিতা | ডায়মন্ড/কিউবিক বোরন নাইট্রাইডের তুলনায় অনেক কম খরচ, স্টিলের নলগুলির তুলনায় 20 থেকে 50 গুণ বেশি সেবা জীবন, সর্বোত্তম সামগ্রিক সুবিধাগুলি প্রদান করে। |
III. অন্যান্য উপাদানগুলির সাথে তুলনা
| উপাদান প্রকার | অসুবিধা | অ্যাপ্লিকেশন দৃশ্যকল্প |
|---|---|---|
| ডায়মন্ড (পিসিডি/পিডিসি) | উচ্চ ভঙ্গুরতা, দুর্বল প্রভাব প্রতিরোধের; অত্যন্ত ব্যয়বহুল (টংস্টেন কার্বাইডের প্রায় 100x) । | খুব কমই ডোজের জন্য ব্যবহৃত হয়; কখনও কখনও অত্যন্ত ক্ষয়কারী পরীক্ষামূলক পরিবেশে। |
| কিউবিক বোরন নাইট্রাইড (PCBN) | ভাল তাপমাত্রা প্রতিরোধের কিন্তু কম দৃঢ়তা; ব্যয়বহুল। | অতি গভীর উচ্চ তাপমাত্রার শক্ত গঠন (অ-মূলধারার) । |
| সিরামিক (Al2O3/Si3N4) | উচ্চ কঠোরতা কিন্তু উল্লেখযোগ্য ভঙ্গুরতা; দুর্বল তাপ শক প্রতিরোধের। | এটি পরীক্ষাগার পরীক্ষার পর্যায়ে রয়েছে, এখনও বাণিজ্যিকভাবে স্কেল করা হয়নি। |
| উচ্চ-শক্তির ইস্পাত | অপর্যাপ্ত পরিধান প্রতিরোধের, সংক্ষিপ্ত সেবা জীবন। | কম দামের বা অস্থায়ী বিকল্প। |
IV. প্রযুক্তিগত বিবর্তনের দিকনির্দেশনা
1. উপাদান অপ্টিমাইজেশান
- ন্যানোক্রিস্টালিন টংস্টেন কার্বাইড: শস্যের আকার <২০০ এনএম, কঠোরতা ২০% বৃদ্ধি পেয়েছে কঠোরতা হ্রাস না করে (উদাহরণস্বরূপ, স্যান্ডভিক হাইপেরিয়ন TM সিরিজ) ।
- কার্যকরীভাবে শ্রেণীবদ্ধ কাঠামো: উচ্চ কঠোরতা সূক্ষ্ম-দানা WC নল পৃষ্ঠ, উচ্চ কঠোরতা ঘন-দানা + উচ্চ কোবাল্ট কোর, ভারসাম্য পরিধান এবং ভাঙ্গন প্রতিরোধের।
2. পৃষ্ঠের শক্তিশালীকরণ
- ডায়মন্ড লেপ (CVD): 2 ¢ 5μm ফিল্ম পৃষ্ঠের কঠোরতা > 6000 HV পর্যন্ত বৃদ্ধি করে, 3 ¢ 5x দ্বারা জীবনকাল বাড়ায় (30% খরচ বৃদ্ধি) ।
- লেজার কভারেজ: স্থানীয়ভাবে পরিধান প্রতিরোধের উন্নতির জন্য WC-Co স্তরগুলি সংবেদনশীল ডোজ এলাকায় জমা হয়।
3. অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং
- থ্রিডি প্রিন্টেড টংস্টেন কার্বাইড: হাইড্রোলিক দক্ষতা উন্নত করতে জটিল প্রবাহ চ্যানেল (যেমন, ভেন্টুরি কাঠামো) এর সমন্বিত গঠন সক্ষম করে।
V. উপকরণ নির্বাচনের মূল কারণসমূহ
| অপারেটিং শর্তাবলী | উপাদান সুপারিশ |
|---|---|
| অত্যন্ত ক্ষতিকারক গঠন | সূক্ষ্ম/উচ্চতর সূক্ষ্ম-শস্যের WC + মাঝারি-নিম্ন কোবাল্ট (6% 8%) |
| ধাক্কা/কম্পন-প্রবণ পারদ | ঘন-শস্যের WC + উচ্চ কোবাল্ট (10% 13%) বা গ্রেডেড কাঠামো |
| অ্যাসিডিক (এইচ২এস/সিও২) পরিবেশ | নিকেল ভিত্তিক বাঁধক + Cr3C2 অ্যাডিটিভ |
| অতি গভীর গর্ত (>১৫০°সি) | কোবাল্ট ভিত্তিক খাদ + TaC/NbC সংযোজন (দুর্বল উচ্চ তাপমাত্রা শক্তি জন্য নিকেল ভিত্তিক এড়িয়ে চলুন) |
| ব্যয় সংবেদনশীল প্রকল্প | স্ট্যান্ডার্ড মিড-গ্রেন WC + 9% কোবাল্ট |
সিদ্ধান্ত
- বাজার প্রভাব: টংস্টেন কার্বাইড হার্ডমেটাল (WC-Co/WC-Ni) নিখুঁত মূলধারার, যা বিশ্বব্যাপী ড্রিল বিট ডোজ বাজারের >95% এর বেশি।
- পারফরম্যান্স কোর: ডাব্লুসি কণার আকার, কোবাল্ট / নিকেল অনুপাত এবং সংযোজনগুলির সমন্বয় করে বিভিন্ন গঠনের চ্যালেঞ্জের সাথে অভিযোজিত।
- প্রতিস্থাপনযোগ্যতা: পরিধান প্রতিরোধের, দৃঢ়তা এবং খরচ ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য সর্বোত্তম সমাধান হিসাবে রয়ে গেছে, অত্যাধুনিক প্রযুক্তি (ন্যানোক্রিস্টালাইজেশন, লেপ) এর অ্যাপ্লিকেশন সীমানা আরও প্রসারিত করে।