I. بنیادی مواد کی ساخت
1. مشکل مرحلہ: ٹنگسٹن کاربائیڈ (WC)
- تناسب کی حد: 70-95%
- کلیدی خصوصیات: Vickers سختی ≥1400 HV کے ساتھ انتہائی اعلی سختی اور لباس مزاحمت کی نمائش کرتا ہے۔
- اناج کے سائز کا اثر:
- موٹا اناج (3–8μm): اعلی جفاکشی اور اثر مزاحمت، بجری یا سخت انٹرلیئرز کے ساتھ فارمیشن کے لیے موزوں۔
- باریک/انتہائی باریک اناج (0.2–2μm): بڑھا ہوا سختی اور لباس مزاحمت، کوارٹج سینڈ اسٹون جیسی انتہائی کھرچنے والی شکلوں کے لیے مثالی ہے۔
2. بائنڈر مرحلہ: کوبالٹ (Co) یا نکل (Ni)
- تناسب کی حد: 5–30%، ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات کو بانڈ کرنے اور سختی فراہم کرنے کے لیے "دھاتی چپکنے والی" کے طور پر کام کرتا ہے۔
- اقسام اور خصوصیات:
- کوبالٹ پر مبنی (مین اسٹریم چوائس):
- فوائد: اعلی درجہ حرارت پر اعلی طاقت، اچھی تھرمل چالکتا، اور اعلی جامع مکینیکل خصوصیات۔
- درخواست: زیادہ تر روایتی اور اعلی درجہ حرارت کی تشکیل (کوبالٹ 400 ° C سے نیچے مستحکم رہتا ہے)۔
- نکل پر مبنی (خصوصی تقاضے):
- فوائد: مضبوط سنکنرن مزاحمت (H₂S، CO₂، اور زیادہ نمکین ڈرلنگ سیالوں کے خلاف مزاحم)۔
- درخواست: تیزابی گیس فیلڈز، آف شور پلیٹ فارمز اور دیگر سنکنرن ماحول۔
- کوبالٹ پر مبنی (مین اسٹریم چوائس):
3. اضافی چیزیں (مائیکرو لیول آپٹیمائزیشن)
- کرومیم کاربائیڈ (Cr₃C₂): آکسیکرن مزاحمت کو بہتر بناتا ہے اور اعلی درجہ حرارت کے حالات میں بائنڈر مرحلے کے نقصان کو کم کرتا ہے۔
- ٹینٹلم کاربائیڈ (TaC)/Niobium Carbide (NbC): اناج کی نشوونما کو روکتا ہے اور اعلی درجہ حرارت کی سختی کو بڑھاتا ہے۔
II ٹنگسٹن کاربائیڈ ہارڈ میٹل کے انتخاب کی وجوہات
| کارکردگی | فائدہ کی تفصیل |
|---|---|
| مزاحمت پہننا | ہیرے کے بعد دوسرے نمبر پر سختی، کوارٹج ریت جیسے کھرچنے والے ذرات کے کٹاؤ کے خلاف مزاحم (پہننے کی شرح سٹیل سے 10+ گنا کم)۔ |
| اثر مزاحمت | کوبالٹ/نکل بائنڈر مرحلے سے سختی ڈاون ہول کمپن اور بٹ باؤنسنگ (خاص طور پر موٹے اناج + ہائی کوبالٹ فارمولیشنز) سے ٹکڑے ہونے کو روکتی ہے۔ |
| اعلی درجہ حرارت کا استحکام | 300-500 ° C کے نیچے سوراخ والے درجہ حرارت پر کارکردگی کو برقرار رکھتا ہے (کوبالٹ پر مبنی مرکبات کی درجہ حرارت کی حد ~ 500 ° C ہوتی ہے)۔ |
| سنکنرن مزاحمت | نکل پر مبنی مرکبات سلفر پر مشتمل ڈرلنگ سیالوں سے سنکنرن کے خلاف مزاحمت کرتے ہیں، تیزابیت والے ماحول میں سروس کی زندگی کو بڑھاتے ہیں۔ |
| لاگت کی تاثیر | ہیرے/کیوبک بوران نائٹرائڈ سے بہت کم قیمت، اسٹیل نوزلز سے 20-50 گنا سروس لائف کے ساتھ، مجموعی طور پر بہترین فوائد پیش کرتے ہیں۔ |
III دیگر مواد کے ساتھ موازنہ
| مواد کی قسم | نقصانات | درخواست کے منظرنامے۔ |
|---|---|---|
| ڈائمنڈ (PCD/PDC) | زیادہ ٹوٹنا، کمزور اثر مزاحمت؛ انتہائی مہنگا (~100x ٹنگسٹن کاربائیڈ سے)۔ | شاذ و نادر ہی نوزلز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ کبھی کبھار انتہائی کھرچنے والے تجرباتی ماحول میں۔ |
| کیوبک بوران نائٹرائڈ (PCBN) | اچھی درجہ حرارت مزاحمت لیکن کم سختی؛ مہنگا | انتہائی گہری اعلی درجہ حرارت کی سخت تشکیلات (غیر مرکزی دھارے)۔ |
| سیرامکس (Al₂O₃/Si₃N₄) | اعلی سختی لیکن اہم ٹوٹنا؛ غریب تھرمل جھٹکا مزاحمت. | لیب کی توثیق کے مرحلے میں، ابھی تک تجارتی پیمانے پر نہیں کیا گیا ہے۔ |
| اعلی طاقت سٹیل | ناکافی لباس مزاحمت، مختصر سروس کی زندگی. | کم اختتامی بٹس یا عارضی متبادل۔ |
چہارم تکنیکی ارتقاء کی ہدایات
1. میٹریل آپٹیمائزیشن
- نانو کرسٹل لائن ٹنگسٹن کاربائیڈ: اناج کا سائز <200nm، سختی میں بغیر کسی سمجھوتہ کے 20% اضافہ ہوا (مثال کے طور پر، Sandvik Hyperion™ سیریز)۔
- فنکشنل درجہ بندی کا ڈھانچہ: نوزل کی سطح پر زیادہ سختی والا فائن گرین ڈبلیو سی، زیادہ سختی موٹے اناج + ہائی کوبالٹ کور، توازن پہننے اور فریکچر مزاحمت۔
2. سطح کو مضبوط بنانا
- ڈائمنڈ کوٹنگ (CVD): 2–5μm فلم سطح کی سختی کو >6000 HV تک بڑھاتی ہے، زندگی کو 3–5x تک بڑھاتی ہے (30% لاگت میں اضافہ)۔
- لیزر کلاڈنگ: WC-Co پرتیں کمزور نوزل والے علاقوں پر جمع ہوتی ہیں تاکہ مقامی لباس کی مزاحمت کو بڑھایا جا سکے۔
3. اضافی مینوفیکچرنگ
- 3D پرنٹ شدہ ٹنگسٹن کاربائیڈ: ہائیڈرولک کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے پیچیدہ بہاؤ چینلز (مثلاً وینٹوری ڈھانچے) کی مربوط تشکیل کو قابل بناتا ہے۔
V. مواد کے انتخاب کے لیے کلیدی عوامل
| آپریٹنگ حالات | مواد کی سفارش |
|---|---|
| انتہائی کھرچنے والی تشکیل | فائن/انتہائی باریک اناج WC + درمیانے درجے کا کوبالٹ (6–8%) |
| اثر/وائبریشن کا شکار حصے | موٹے اناج WC + اعلی کوبالٹ (10–13%) یا درجہ بندی کی ساخت |
| تیزابی (H₂S/CO₂) ماحول | نکل پر مبنی بائنڈر + Cr₃C₂ additive |
| انتہائی گہرے کنویں (>150°C) | کوبالٹ پر مبنی مرکب + TaC/NbC اضافی اشیاء (کمزور اعلی درجہ حرارت کی طاقت کے لئے نکل پر مبنی سے بچیں) |
| لاگت کے لحاظ سے حساس منصوبے | معیاری درمیانے اناج WC + 9% کوبالٹ |
نتیجہ
- مارکیٹ کا غلبہ: ٹنگسٹن کاربائیڈ ہارڈ میٹل (WC-Co/WC-Ni) مطلق مرکزی دھارے ہے، جو عالمی ڈرل بٹ نوزل مارکیٹوں کا >95% حصہ ہے۔
- پرفارمنس کور: WC اناج کے سائز، کوبالٹ/نکل تناسب، اور اضافی اشیاء میں ایڈجسٹمنٹ کے ذریعے تشکیل کے مختلف چیلنجوں کے لیے موافقت۔
- ناقابل تبدیلی: جدید ترین ٹیکنالوجیز (نانو کریسٹالائزیشن، کوٹنگز) کے استعمال کی حدود کو مزید وسیع کرنے کے ساتھ لباس مزاحمت، سختی اور لاگت کو متوازن کرنے کا بہترین حل ہے۔
پوسٹ ٹائم: جون-03-2025
