<p>The aim with this study was to investigate the effects a change of manufacturing process would have on the mechanical properties of drill bits made of a WC/Co composite used for stone cutting. The method used today is sintering, where the material is heated in a conventional sintering oven. The other method was microwave sintering, where the material is heated by radiation in the microwave region. Also an investigation of the manufacturing cost were made.</p><p>The main difference between the two heating methods is that the conventional way is a rather slow process and the microwave method is very fast. The material is also heated homogeniously in the method with mirowaves, aposed to the case with the conventional sintering where the material is heated from the outside in.</p><p>This makes the material harder and more wear resistent. Another positive effect is that the pysical properties of the drill bits is easier to controll, because of the very small grain growth due to the short process time.The cost of manufacturing these drill bits by microwave sintering does not exceed the cost of the conventionall sintering.</p>

The aim with this study was to investigate the effects a change of manufacturing process would have on the mechanical properties of drill bits made of a WC/Co composite used for stone cutting. The method used today is sintering, where the material is heated in a conventional sintering oven. The other method was microwave sintering, where the material is heated by radiation in the microwave region. Also an investigation of the manufacturing cost were made. The main difference between the two heating methods is that the conventional way is a rather slow process and the microwave method is very fast. The material is also heated homogeniously in the method with mirowaves, aposed to the case with the conventional sintering where the material is heated from the outside in. This makes the material harder and more wear resistent. Another positive effect is that the pysical properties of the drill bits is easier to controll, because of the very small grain growth due to the short process time.The cost of manufacturing these drill bits by microwave sintering does not exceed the cost of the conventionall sintering.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JorgeCLBSP_TESE_pag1_pag111.pdf: 4169098 bytes, checksum: b03f413fa7cd7de9399102c9ce8d38a9 (MD5) Previous issue date: 2013-11-05 / Metal-ceramic interfaces are present in tricone drill bits with hard ceramic inserts for oil well drilling operations. The combination of actions of cutting, crushing and breaking up of rocks results in the degradation of tricone drill bits by wear, total or partial rupture of the drill bit body or the ceramic inserts, thermal shock and corrosion. Also the improper pressfitting of the ceramic inserts on the bit body may cause its total detachment, and promote serious damages to the drill bit. The improvement on the production process of metal-ceramic interfaces can eliminate or minimize some of above-mentioned failures presented in tricone drill bits, optimizing their lifetime and so reducing drilling metric cost. Brazing is a widely established technique to join metal-ceramic materials, and may be an excellent alternative to the common mechanical press fitting process of hard ceramic inserts on the steel bit body for tricone drill bit. Wetting phenomena plays an essential role in the production of metal/ceramic interfaces when a liquid phase is present in the process. In this work, 72Silver-28Copper eutectic based brazing alloys were melted onto zirconia, silicon nitride and tungsten carbide/Co substrates under high vacuum. Contact angle evolution was measured and graphically plotted, and the interfaces produced were analysed by SEM-EDX. The AgCu eutectic alloy did not wet any ceramic substrates, showing high contact angles, and so without chemical interaction between the materials. Better results were found for the systemns containing 3%wt of titanium in the AgCu alloy. The presence os titanium as a solute in the alloy produces wettable cand termodinamically stable compounds, increasing the ceramics wetting beahviour / Interfaces Metal-Cer?mica est?o presentes em brocas tric?nicas de insertos cer?micos duros para utiliza??o em perfura??o de po?os de petr?leo. A a??o combinada de corte, esmagamento e desagrega??o de rochas causa degrada??o e falhas nas brocas, as quais est?o relacionadas ao desgaste, ? fratura total ou parcial do corpo da broca ou dos insertos, choque t?rmico, corros?o. Tamb?m o deficiente encaixe mec?nico dos insertos cer?micos nos cones da broca pode dar origem ao seu destacamento e provocando uma s?rie de danos ? broca. O aprimoramento no processo de produ??o de interfaces metal-cer?mica pode eliminar ou minimizar algumas das falhas acima mencionadas nas brocas tric?nicas, otimizando o seu tempo de vida ?til, e portanto, reduzindo o custo m?trico de perfura??o. A brasagem ? uma t?cnica bastante conhecida para uni?o de metais e cer?micos, podendo ser uma excelente alternativa ao processo comum de encaixe mec?nico dos insertos cer?micos no corpo de a?o da broca. O fen?meno da molhabilidade tem um papel fundamental na produ??o de uni?es metal-cer?mica quando uma fase l?quida est? presente no processo. Neste trabalho, ligas de adi??o com base no eut?tico 72Prata-28Cobre foram fundidas sobre substratos de zirc?nia, nitreto de sil?cio e carbeto de tungst?nio/Co, em alto v?cuo. A evolu??o do ?ngulo de contato foi registrada graficamente, e as interfaces geradas analisadas por MEV-EDX. A liga eut?tica AgCu n?o molhou qualquer um dos substratos cer?micos, revelando elevados ?ngulos de contato e sem qualquer intera??o qu?mica entre os materiais. Os melhores resultados foram encontrados para os sistemas contendo 3%wt tit?nio na liga AgCu. A presen?a de tit?nio na forma de soluto favorece a forma??o de compostos molh?veis termodinamicamente est?veis, aumentando significativamente a condi??o de molhabilidade das cer?micas

[pt] O presente estudo descreve uma correlação entre o desempenho obtido por brocas de perfuração e o estado de tensões atuante na formação rochosa localizada imediatamente abaixo do fundo do poço. Os dados de desempenho de brocas de seis poços perfurados na costa marítima brasileira foram coletados e analisados. Tendo em vista reduzir o empirismo associado com este tipo de análise, é implementado um estudo que considera o perfil geomecânico do poço. O perfil geomecânico de uma dada formação rochosa é composto de suas propriedades mecânicas (módulo de Young, relação de Poisson, resistência à compressão simples, ângulo de atrito interno etc.), das pressões dos fluidos das formações e das tensões totais in situ. A dissertação mostra a sistemática utilizada para avaliar as tensões no fundo do poço através de um programa de elementos finitos 3D. Através destas tensões é possível definir um índice de plastificação à frente da broca de perfuração e o rendimento da mesma é avaliado levando este índice em conta. Alguns dos poços analisados foram perfurados em águas profundas, sendo que os resultados obtidos até o momento mostraram um grande potencial para a melhor compreensão de altos e baixos rendimentos com respeito à taxa de penetração da broca, de uma maneira racional. Baseados nesta análise novos estudos para avaliação de brocas poderão ser implementados indicando que reduções significativas de custo de perfuração poderão ser obtidas. / [en] The present dissertation describes a correlation between the bit performance and the state of stress acting upon the rock formation located immediately beneath the bottom of the wellbore. Bit performance data from 6 wells drilled offshore Brazil were collected and anlyzed. In order to reduce the empiricism associated with this type of data analysis, a study is being put forward that considers the geomechanical log along the drilled wellbore. The geomechanical log of a given rock formation is composed of its mechanical properties (Young's modulus, Poisson's Ratio, unconfined compressive strength, internal friction angle, etc.) as well as formation fluid pressure and in situ total stresses. The dissertation shows the metodology to evaluate the stresses at the bottom of the wellbore through a 3D finite element program. Trough these stresses it is possible to define an index of plastification ahead of the drill bit, and bit performance is rated taking this index into account. Some of the wells analyzed were drilled in deep water locations, and the initial results obtained herein, showed a great potential for better understanding for the good and bad performances, regarding the rate of penetration of the drill bit evaluation will be put forward with the great potential for drilling cost savings. / [es] El presente estudio describe la correlación entre el desempeño obtenido por brocas de perforación y las tensiones actuantes en la formación rocosa localizada debajo del fondo del pozo. Se colectaron y analizaron datos sobre el desempeño de brocas de seis pozos perforados en la costa marítima brasileira. Teniendo como objetivo reducir el empirismo asociado a este tipo de análisis, se implementa un estudio que considera el perfil geomecánico del pozo. El perfil geomecánico de una formación rocosa está compuesto de suas propriedades mecánicas (módulo de Young, relación de Pueson, resistencia a la compresión simple, etc.), de las presiones de los fluidos de las formaciones y de las tensiones totales in situ. La disertación muestra la sistemática utilizada para evaluar las tensiones en el fondo del pozo a través de un programa de elementos finitos 3D. A través de estas tensiones es posible definir un índice de plastificación al frente de la broca de perfuración y se evalúa su rendimiento llevando este índice en consideración. Algunos pozos analizados fueron perforados en aguas profundas, los resultados obtenidos hasta el momento mostraron un gran potencial para la mejor comprensión de altos y bajos rendimentos con respecto a la tasa de penetración de la broca, de una manera racional. Sobre este análisis nuevos estudios para evaluación de brocas pueden ser implementados indicando que pueden obtenerse reducciones significativas del costo de perforación.

Orientador: Nivaldo Lemos Coppini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-15T08:50:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yamada_Yoshio_M.pdf: 2447082 bytes, checksum: c2b6d6ed800ac7addff199bda2a55b5a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O objetivo deste trabalho consiste em aperfeiçoar o processo de fabricação de furos realizados pela empresa X em um de seus produtos. Além da otimização deverá ser mantida a qualidade dimensional através do controle do diâmetro, da cilindricidade, da circularidade e do acabamento superficial de furos cilíndricos obtidos pelo processo de alargamento, com ferramentas de aço rápido em de liga de alumínio Al 7175 T66, para se obter furos com alta qualidade superficial e precisão de forma, que atendam as especificações de projeto de componentes da indústria aeronáutica. É estudada a influência das variáveis do processo: velocidade de corte, avanço, sobre as variáveis de resposta: força de avanço e momento torsor. O processo de alargamento estudado é realizado em 04 operações sendo 02 operações de furação e 02 operações de alargamento com ferramentas de aço rápido, na primeira etapa os ensaios foram realizados com os parâmetros de usinagem do processo produtivo para caracterizar o processo, na segunda etapa foi implementada uma elevação dos parâmetros de usinagem com uma redução do tempo de produção. Na terceira etapa os ensaios foram realizados para avaliar a influência do pré-furo e do pré-alargamento na qualidade final, acarretando em uma maior redução do tempo de processo comparado com o processo otimizado. Pretende-se obter tal furo com a realização de apenas uma etapa de furação e uma de alargamento. Para isso, é necessária a observação não só da qualidade das peças em relação aos requisitos exigidos pelos clientes, mas também do tempo de ciclo de produção. As condições otimizadas e resultantes foram: velocidade de corte 100 m/min., avanço 0,2 mm/rot., com operação de pré-furação e sem operação de pré-alargamento. Com estas condições reduziu-se o tempo de produção por peça de 1,42 min. para 0,63 min / Abstract: The purpose of this study is to optimize the manufacturing process of holes made by Company X in one of their products. Besides the optimization, should be maintained the dimensional quality by controlling the diameter, roundness, circularity, and surface finish of cylindrical holes obtained by the widening process, with high-speed steel reamers in a aluminum alloy 7175-T66, to obtain holes with high surface quality and precision of form that meet the design specifications of aviation industry components. It is studied the influence of process variables: cutting speed, feed, about the response variables: feed force and torsion moment. The widening process studied is realized in four operations, consisting of two drilling operations and two widening operations with high-speed steel tools. In the first stage, the tests were carried out with machining parameters of the company to characterize the process. In the second stage, was implemented an increase in machining parameters with a reduction in the production time. In the third stage, the tests were realized to evaluate the influence of pre-drilling and pre-widening on the final quality, resulting in a further reduction of processing time compared with the optimized process. We intend to obtain this hole with the realization of only one drilling stage and one widening stage. For this, it's necessary not only the observation of the quality of the pieces in relation to the requirements demanded by the customers, but also the cycle time of production. The optimized conditions and resulting were: cutting speed of 100 m/min., feed of 0.2 mm/rev, with pre-drilling operation and without pre-widening operation. With this conditions, reduced the production time per piece of 1.42 min. to 0.63 min / Mestrado / Engenharia de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica