Kev Tshawb Fawb Txog Kev Siv Polycrystalline Diamond Compact (PDC) Hauv Kev Lag Luam Tsim Kho

Abstract

Kev lag luam kev tsim kho tab tom dhau los ntawm kev hloov pauv thev naus laus zis nrog kev siv cov khoom siv txiav siab heev los txhim kho kev ua haujlwm zoo, kev ua kom raug, thiab kev ruaj khov hauv kev ua cov khoom siv. Polycrystalline Diamond Compact (PDC), nrog nws qhov nyuaj thiab kev tiv thaiv kev hnav zoo, tau tshwm sim los ua kev daws teeb meem hloov pauv rau kev siv hauv kev tsim kho. Daim ntawv no muab kev tshuaj xyuas tag nrho ntawm PDC thev naus laus zis hauv kev tsim kho, suav nrog nws cov khoom siv, cov txheej txheem tsim khoom, thiab cov ntawv thov tshiab hauv kev txiav pob zeb, asphalt milling, pob zeb drilling, thiab kev ua cov hlau txhawb nqa. Kev tshawb fawb kuj tseem tshuaj xyuas cov teeb meem tam sim no hauv kev siv PDC thiab tshawb nrhiav cov qauv yav tom ntej uas tuaj yeem hloov pauv thev naus laus zis hauv kev tsim kho.

1. Kev Taw Qhia

Kev lag luam kev tsim kho thoob ntiaj teb ntsib kev xav tau ntau ntxiv rau kev ua tiav qhov project sai dua, kev ua haujlwm raug dua, thiab txo qhov cuam tshuam rau ib puag ncig. Cov cuab yeej txiav ib txwm muaj feem ua tsis tau raws li cov kev xav tau no, tshwj xeeb tshaj yog thaum ua cov ntaub ntawv tsim kho niaj hnub muaj zog siab. Polycrystalline Diamond Compact (PDC) thev naus laus zis tau tshwm sim los ua qhov kev daws teeb meem hloov pauv, muab kev ua tau zoo tsis tau muaj dua hauv ntau yam kev siv hauv kev tsim kho.

Cov cuab yeej PDC sib xyaw ua ke ib txheej ntawm cov pob zeb diamond polycrystalline nrog lub tungsten carbide substrate, tsim cov khoom txiav uas ua tau zoo dua li cov khoom siv ib txwm muaj hauv kev ruaj khov thiab kev txiav zoo. Daim ntawv no tshuaj xyuas cov yam ntxwv tseem ceeb ntawm PDC, nws cov thev naus laus zis tsim khoom, thiab nws lub luag haujlwm loj hlob hauv kev coj ua niaj hnub no. Kev tshuaj xyuas npog ob qho tib si kev siv tam sim no thiab yav tom ntej muaj peev xwm, muab kev nkag siab txog li cas PDC thev naus laus zis tab tom hloov kho cov txheej txheem tsim kho.

2. Cov Khoom Siv thiab Kev Tsim Khoom ntawm PDC rau Kev Siv Kho Vaj Tse

2.1 Cov Yam Ntxwv Tshwj Xeeb ntawm Cov Khoom Siv

Qhov nyuaj tshwj xeeb (10,000 HV) ua rau kev ua cov khoom siv abrasive

Kev tiv thaiv kev hnav zoo tshaj plaws muab 10-50 npaug lub neej ua haujlwm ntev dua li tungsten carbide

Kev ua kom muaj cua sov siab** (500-2000 W/mK) tiv thaiv kom tsis txhob kub dhau thaum ua haujlwm tas mus li

Kev tiv thaiv kev cuam tshuam los ntawm cov tungsten carbide substrate tiv taus cov xwm txheej ntawm qhov chaw tsim kho

2.2 Kev Txhim Kho Cov Txheej Txheem Tsim Khoom Rau Cov Cuab Yeej Siv Hauv Tsev**

Kev xaiv cov khoom pob zeb diamond: Ua tib zoo ntsuas cov pob zeb diamond (2-50μm) rau kev ua haujlwm zoo tshaj plaws

Kev kub siab sintering: 5-7 GPa siab ntawm 1400-1600 ° C tsim cov pob zeb diamond-rau-pob zeb diamond ruaj khov

Kev tsim kho hauv qab: Kev tsim cov qauv tungsten carbide rau cov ntawv thov kev tsim kho tshwj xeeb

Kev ua kom raug: Laser thiab EDM machining rau cov cuab yeej geometries nyuaj

2.3 Cov Qib PDC Tshwj Xeeb rau Kev Tsim Kho

Cov qib siab tiv taus kev sib txhuam rau kev ua cov pob zeb ua vaj tse

Cov qib siab rau kev txiav cov pob zeb ua vaj tse

Cov qib ruaj khov thermally rau asphalt milling

Cov qib zoo rau kev siv ua vaj tse precision

3. Cov Kev Siv Tseem Ceeb hauv Kev Tsim Kho Niaj Hnub

3.1 Kev Txiav thiab Kev Rhuav Pob Zeb

Kev txiav cov pob zeb ua kev kub ceev: Cov hniav PDC qhia tau tias muaj lub neej ntev dua 3-5 npaug dua li cov hniav ib txwm muaj

Cov tshuab txiav hlau: Cov xov hlau uas muaj pob zeb diamond rau kev rhuav tshem cov pob zeb loj

Kev sib tsoo pob zeb ua kom raug: Ua tiav qhov tseeb ntawm sub-millimeter hauv kev npaj nto

Cov ntaub ntawv kawm: Cov cuab yeej PDC hauv kev rhuav tshem ntawm Bay Bridge qub, California

3.2 Kev Txiav Asphalt thiab Kev Kho Txoj Kev

Cov tshuab milling txias: PDC cov hniav tswj tau qhov ntse los ntawm tag nrho cov kev hloov pauv

Kev tswj qib precision: Kev ua tau zoo tas li hauv cov xwm txheej asphalt sib txawv

Cov ntawv thov rov ua dua tshiab: Kev txiav huv ntawm RAP (Reclaimed Asphalt Pavement)

Cov ntaub ntawv kev ua tau zoo: Txo lub sijhawm milling 30% piv rau cov cuab yeej ib txwm muaj

3.3 Kev Tshawb Fawb thiab Kev Txhim Kho Lub Hauv Paus

Kev tho qhov loj: PDC bits rau cov piles tho qhov txog li 3 meters hauv txoj kab uas hla

Kev nkag mus rau hauv pob zeb tawv: Zoo rau granite, basalt thiab lwm yam kev nyuaj

Cov cuab yeej underreaming: Kev tsim lub bell-out kom meej rau cov hauv paus pile

Cov ntawv thov offshore: Cov cuab yeej PDC hauv kev teeb tsa cua turbine foundation

3.4 Kev Ua Cov Khoom Siv Ruaj Khoov

Kev txiav cov hlau rebar ceev ceev: Kev txiav huv si yam tsis muaj kev hloov pauv

Xov dov: PDC tuag rau kev sib txuas lus rebar precision

Kev ua haujlwm tsis siv neeg: Kev sib koom ua ke nrog cov tshuab txiav robotic

Cov txiaj ntsig kev nyab xeeb: Txo qhov hluav taws xob hauv cov chaw muaj kev phom sij

3.5 Kev Tshawb Qhov Av thiab Kev Tsim Kho Hauv Av

Cov taub hau txiav TBM: Cov txiav PDC hauv cov pob zeb mos mus rau nruab nrab-nyuaj

Microtunneling: Kev tho qhov tseeb rau kev teeb tsa cov khoom siv hluav taws xob

Kev txhim kho av: Cov cuab yeej PDC rau kev siv dej dav hlau thiab kev sib tov av

Cov ntaub ntawv kawm: PDC cutter kev ua tau zoo hauv London's Crossrail project

4. Cov Kev Zoo ntawm Kev Ua Haujlwm Dua Li Cov Cuab Yeej Ib Txwm Muaj

4.1 Cov txiaj ntsig kev lag luam

Lub neej ntev ntawm cov cuab yeej: 5-10 npaug ntev dua li cov cuab yeej carbide

Txo lub sijhawm tsis ua haujlwm: Kev hloov cov cuab yeej tsawg dua ua rau kev ua haujlwm zoo dua

Kev txuag hluav taws xob: Cov zog txiav qis dua txo kev siv hluav taws xob los ntawm 15-25%

4.2 Kev Txhim Kho Zoo

Qhov chaw tiav zoo dua: Txo qhov xav tau kev ua tiav theem ob

Kev txiav txim siab meej: Kev kam rau siab hauv ± 0.5 hli hauv cov ntawv thov ua vaj tse

Kev txuag khoom siv: Txo qhov poob ntawm cov kerf hauv cov ntaub ntawv tsim kho muaj nqis

4.3 Kev Cuam Tshuam Ib Puag Ncig

Txo cov khib nyiab: Lub cuab yeej siv tau ntev dua txhais tau tias muaj tsawg dua cov cuab yeej txiav uas siv pov tseg

Cov suab nrov qis dua: Kev txiav du thiab txo cov suab nrov ua rau muaj kev ua qias tuaj

Kev Tshem Tawm Pluav: Kev txiav kom huv dua ua rau muaj cov khoom me me hauv huab cua tsawg dua

5. Cov Teeb Meem thiab Kev Txwv Tam Sim No

5.1 Cov Kev Txwv Txog Kev Siv Tshuab

Kev puas tsuaj ntawm cov cua sov hauv kev txiav qhuav tas mus li

Kev cuam tshuam rau qhov cuam tshuam hauv cov pob zeb ua vaj tse uas muaj zog heev

Cov kev txwv loj rau cov cuab yeej loj heev

5.2 Cov Yam Ntxim Saib Txog Kev Lag Luam

Tus nqi pib siab dua piv rau cov cuab yeej ib txwm muaj

Cov kev cai tshwj xeeb rau kev saib xyuas

Kev xaiv kho tsawg rau cov khoom PDC puas lawm

5.3 Cov Teeb Meem Kev Txais Yuav Los Ntawm Kev Lag Luam

Kev tsis kam hloov pauv ntawm cov txheej txheem ib txwm muaj

Cov kev cai rau kev cob qhia rau kev siv cov cuab yeej kom raug

Cov teeb meem ntawm cov khoom siv rau cov cuab yeej PDC tshwj xeeb

6. Cov Qauv thiab Kev Tsim Kho Tshiab Yav Tom Ntej

6.1 Kev Nce Qib ntawm Kev Tshawb Fawb Txog Khoom Siv

Nano-structured PDC rau kev txhim kho toughness

PDC ua haujlwm tau zoo nrog cov khoom zoo tshaj plaws

Cov qauv PDC uas ua rau nws tus kheej ntse

6.2 Cov Txheej Txheem Siv Tshuab Ntse

Cov sensors uas muab tso rau hauv kom saib xyuas kev hnav

Cov txheej txheem txiav hloov kho tau nrog kev hloov kho lub sijhawm tiag tiag

Kev tswj cov cuab yeej siv AI los kwv yees qhov hloov pauv

6.3 Kev Tsim Khoom Siv Tau Ntev

Cov txheej txheem rov ua dua tshiab rau cov cuab yeej PDC siv lawm

Cov txheej txheem tsim khoom siv zog tsawg

Cov tshuaj catalysts bio-based rau kev tsim cov pob zeb diamond

6.4 Cov ciam teb tshiab ntawm daim ntawv thov

Cov cuab yeej txhawb nqa kev luam ntawv 3D pob zeb

Cov tshuab rhuav tshem robotic tsis siv neeg

Cov ntawv thov kev tsim kho chaw

7. Xaus Lus

Cov thev naus laus zis PDC tau tsim nws tus kheej ua ib qho tseem ceeb rau cov txheej txheem kev tsim kho niaj hnub, muab kev ua tau zoo tsis sib xws hauv kev ua cov pob zeb, asphalt milling, kev ua haujlwm hauv paus, thiab lwm yam kev siv tseem ceeb. Txawm hais tias cov teeb meem tseem nyob hauv tus nqi thiab cov ntawv thov tshwj xeeb, kev nce qib tas mus li hauv kev tshawb fawb txog cov ntaub ntawv thiab cov cuab yeej siv cog lus tias yuav nthuav dav PDC lub luag haujlwm hauv kev tsim kho. Kev lag luam sawv ntawm lub sijhawm tshiab hauv kev siv tshuab kev tsim kho, qhov twg cov cuab yeej PDC yuav ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev ua kom tau raws li qhov xav tau ntawm cov txheej txheem kev tsim kho sai dua, huv dua, thiab meej dua.

Cov kev tshawb fawb yav tom ntej yuav tsum tsom mus rau kev txo cov nqi tsim khoom, txhim kho kev tiv thaiv kev cuam tshuam, thiab tsim cov qauv PDC tshwj xeeb rau cov ntaub ntawv tsim kho tshiab. Thaum cov kev nce qib no tshwm sim, PDC thev naus laus zis tau npaj yuav ua qhov tseem ceeb dua hauv kev tsim cov chaw ib puag ncig ntawm lub xyoo pua 21st.

Cov ntaub ntawv siv los ua piv txwv

1. Kev Ua Cov Khoom Siv Hauv Tsev Siv Cov Cuab Yeej Pob Zeb Diamond Qib Siab (2023)

2. PDC Technology hauv Kev Ua Haujlwm Rhuav Tsev Niaj Hnub (Journal of Construction Engineering)

3. Kev Tshawb Fawb Txog Kev Lag Luam ntawm Kev Siv Cov Cuab Yeej PDC hauv Cov Haujlwm Loj (2024)

4. Cov Cuab Yeej Siv Pob Zeb Diamond Tshiab rau Kev Tsim Kho Kom Ruaj Khov (Cov Khoom Siv Niaj Hnub No)

5. Cov Kev Kawm Txog Cov Ntaub Ntawv Hauv Daim Ntawv Thov PDC Rau Cov Haujlwm Tsim Kho Vaj Tse (ICON Xovxwm)