KR20180003439A - 전단 커터의 열기계적 검사 - Google Patents

전단 커터의 열기계적 검사 Download PDF

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KR20180003439A
KR20180003439A KR1020170079666A KR20170079666A KR20180003439A KR 20180003439 A KR20180003439 A KR 20180003439A KR 1020170079666 A KR1020170079666 A KR 1020170079666A KR 20170079666 A KR20170079666 A KR 20170079666A KR 20180003439 A KR20180003439 A KR 20180003439A
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페데리코 벨린
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바렐 인터내셔날 아이엔디., 엘.피.
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Abstract

전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법은, 상기 전단 커터를 회전하는 타겟 실린더와 결합시키는 단계; 상기 전단 커터가 임계 온도로 가열될 때까지 상기 전단 커터를 상기 회전하는 타겟 실린더를 따라 이동시키는 단계; 상기 임계 온도까지의 상기 전단 커터의 가열에 응답하여 상기 전단 커터를 냉각시키는 단계; 및 상기 전단 커터의 가열 및 냉각을 반복하는 단계를 포함한다.

Description

전단 커터의 열기계적 검사{THERMOMECHANICAL TESTING OF SHEAR CUTTERS}
본 발명은 일반적으로 전단 커터의 열기계적 검사에 관한 것이다.
US 특허 제 8,453,497 호는 블라인드 홀을 갖는 블록을 포함하는 수직 터렛 선반을 위한 커터를 고정하기 위한 고정구를 개시하고 있다. 말단부에 인덴터 (indenter) 를 구비한 커터는 인덴터의 일부가 포지티브 레이크 각도를 포함하도록 홀 내에 고정될 수 있다. 커터를 검사하는 방법은, 커터에 인접하게 위치된 커팅 재료를 갖는 수직 터렛 선반의 고정구 상에 커터를 고정하는 것을 포함할 수 있다. 커팅 재료는 일정한 회전 속도로 회전 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 고정구는 커터가 커팅 재료의 주변을 향하여 점진적으로 이동하도록 측방향으로 압박될 수 있다. 커터가 커팅 재료와 커터 사이에서 상대적인 일정한 선 속도를 유지하도록 측방향으로 이동함에 따라, 회전 속도는 감소될 수 있다.
US 특허 제 9,222,350 호는 천공 드릴링 공구를 위한 커팅 요소 및 그 제조 방법을 개시하고 있다. 커팅 요소는 기재, 초경질 층 및 감지 요소를 포함할 수 있다. 초경질 층은 계면을 따라 기재에 결합될 수 있다. 초경질 층은 계면에 대향하는 작업면, 및 외주면을 가질 수 있다. 외주면은 작업면과 계면 사이에서 연장될 수 있다. 감지 요소는 초경질 층의 적어도 일부분을 포함할 수 있다.
US 특허출원 공보 제 2011/0148021 호는 타겟 실린더 및 타겟 실린더의 제조 방법을 개시하고 있다. 타겟 실린더는 제 1 단부, 제 2 단부 및 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 연장되는 측벽을 포함한다. 제 2 단부 및 측벽 중 적어도 하나는, 초경질 부품과 접촉하여 초경질 부품의 적어도 하나의 특성을 결정하는 노출 된 부분이다. 노출된 부분은, 적어도 하나의 연질 재료, 및 소정의 반복가능한 패턴으로 연질 재료 내부에 또는 사이에 개재하여 위치되는 적어도 하나의 경질 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 경질 재료와 연질 재료 사이의 구속되지 않은 압축 강도의 차이는 약 1,000 psi 내지 약 60,000 psi 범위이다.
US 특허출원 공보 제 2013/0067985 호는 PDC 커터들 또는 다른 초경질 재료의 내마모성을 검사하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 이 방법은 제 1 기재 및 그에 결합된 제 1 커팅 테이블을 갖는 제 1 커터를 얻는 단계와, 제 2 기재 및 그에 결합된 제 2 커팅 테이블을 갖는 제 2 커터를 얻는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한, 제 1 커팅 테이블의 표면을 제 2 커팅 테이블의 표면과 접촉하도록 위치시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한, 제 1 및/또는 제 2 커팅 테이블의 적어도 일부가 제거되는 제 1 커터들 및 제 2 커터들 중의 적어도 하나를 회전시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 제거된 제 1 및/또는 제 2 커팅 테이블의 양을 결정하는 단계를 포함한다. 전술한 장치는 제 1 커터에 결합된 제 1 홀더 및 제 2 커터에 결합된 제 2 홀더를 포함하며, 적어도 하나의 홀더는 원주방향으로 회전한다.
US 특허출원 공보 제 2013/0239652 호는 타겟 실린더, 그 위의 초경질 부품을 검사하는 방법 및 필드 어플리케이션에 사용하기 위한 검사되지 않은 부품을 선택하는 방법을 개시하고 있다. 타겟 실린더는 제 1 단부, 제 2 단부 및 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 연장되는 측벽을 포함한다. 제 2 단부 및 측벽 중 적어도 하나는 초경질 부품의 적어도 하나의 특성을 결정하기 위해 초경질 부품과 접촉하는 노출된 부분이다. 타겟 실린더는 제 2 재료에 걸쳐 고르게 분포된 제 1 재료로부터 형성된다. 하나 이상의 충격 주파수에서 초경질 부품을 검사할 때, 검사되지 않은 초경질 부품은 필드 예상되는 충격 주파수에 따라 선택된다.
US 특허출원 공보 제 2014/0250973 호는 초연마 커터를 검사하는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 초연마 커터를 검사하는 시스템은 초연마 커터를 유지하는 회전 휠; 회전 휠상에서 초연마 커터의 회전에 공급되는 암석; 및 초연마 커터의 특성을 검출하기 위해 회전 휠 및 암석에 작동가능하게 부착되는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 초연마 커터를 검사하는 방법은 초연마 커터를 회전 휠에 부착하는 단계; 회전 휠상에서 초연마 커터의 회전으로 암석을 이동시키는 단계; 및 제 1 센서를 초연마 커터에 소통가능하게 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
US 특허출원 공보 제 2015/0075252 호는 다운-홀 드릴링 공구에 사용되는 커터와 같은 초경질 부품의 내마모성을 결정하기 위한 방법 및 기술을 개시하고 있다. 이 방법 및 기술은 수직 터렛 선반 검사에서 얻은 데이터를 통해 초경질 부품의 효율 비율을 산출한다. 효율 비율은 수직 터렛 선반 검사 중에 초경질 부품에 의해 제거된 타겟 실린더의 체적과 타겟 실린더에 의해 초경질 부품에 가해진 수직력 사이의 비율이다. 효율 비율은 초경질 부품의 에너지 효율의 지표이다.
본 발명은 일반적으로 전단 커터의 열기계적 검사에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법은, 상기 전단 커터를 회전하는 타겟 실린더와 결합시키는 단계; 상기 전단 커터가 임계 온도로 가열될 때까지 상기 전단 커터를 상기 회전하는 타겟 실린더를 따라 이동시키는 단계; 상기 임계 온도까지의 상기 전단 커터의 가열에 응답하여 상기 전단 커터를 냉각시키는 단계; 및 상기 전단 커터의 가열 및 냉각을 반복하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태에서, 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법은, 상기 전단 커터를 회전하는 타겟 실린더와 결합시키는 단계; 상기 전단 커터를 냉각제없이 상기 회전하는 타겟 실린더를 따라 이동시켜서, 상기 전단 커터를 가열시키는 단계; 상기 전단 커터를 일정 기간 동안 가열시킨 후에 상기 전단 커터를 냉각시키는 단계; 및 상기 전단 커터의 가열 및 냉각을 반복하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 전술한 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략하게 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명은 일부가 첨부 도면에 도시된 실시형태들을 참조하여 이루어질 수 있다. 그러나, 첨부된 도면은 이 개시내용의 단지 전형적인 실시형태를 도시하며, 따라서 본 개시내용은 다른 동등한 효과적인 실시형태들을 인정할 수 있기 때문에 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 타겟 실린더와 전단 커터의 결합에 의한 열기계적 수직 터렛 선반 (vertical turret lathe: VTL) 검사의 개시를 도시한다.
도 2a 는 도 1 의 일부분의 확대도이고, 도 2b 는 타겟 실린더와 전단 커터의 결합을 도시한다.
도 3 은 검사의 가열 사이클을 도시한다.
도 4 는 가열 사이클의 종료를 도시한다.
도 5 는 검사의 냉각 사이클을 도시한다.
도 6 은 복수의 전단 커터에 대해 수행된 검사의 결과를 도시한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 타겟 실린더 (2) 와 전단 커터 (1) 의 결합에 의한 열기계적 수직 터렛 선반 (VTL) 검사의 개시를 도시한다. 검사 개시를 준비하기 위해, 전단 커터 (1) 는 VTL (4) 의 헤드 (3) 에 장착될 수 있다. VTL (4) 은 헤드 (3), 트랙 (5), 플런저 (6), 러너 (7), 턴테이블 (8), 냉각 시스템 (9), 프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC: 10) 및 프레임 (11) 을 포함한다.
트랙 (5) 및 턴테이블 (8) 은 프레임 (11) 에 장착될 수 있다. 러너 (7) 는 랙 및 피니언과 같은 트랙 액츄에이터 (도시되지 않음) 의 작동에 의해 트랙 (5) 을 따라 횡방향으로 이동할 수 있다. 랙은 트랙 (5) 을 따라 연장될 수 있고, 피니언 모터는 러너 (7) 에 장착될 수 있다. 피니언 모터는 제어 라인을 통해 PLC (10) 에 의해 작동될 수 있다. 플런저 (6) 는, 상단이 러너 (7) 에 연결되고 하단이 헤드 (3) 에 연결된 피스톤 및 실린더 어셈블리일 수 있다. 플런저 (6) 는 제어 라인을 통해 PLC 에 의해 작동되어 헤드 (3) 를 턴테이블 (8) 에 대해 상승 및 하강시킬 수 있다. 트랙 액츄에이터 및 플런저 (6) 의 각각은 또한, PLC (10) 와 소통하는 위치 센서를 포함할 수 있다. 타겟 실린더 (2) 는 턴테이블 (8) 상에 장착될 수 있다. 턴테이블 (8) 은 타겟 실린더 (2) 를 헤드 (3) 에 대해 회전시키기 위해 모터 (도시되지 않음) 를 포함할 수 있다. 턴테이블 (8) 은 또한, PLC (10) 와 소통하는 타코미터 (도시하지 않음) 를 포함할 수 있다. 타겟 실린더 (2) 는 화강암, 대리석 또는 사암과 같은 경질 천연 암석으로 제조될 수 있다.
대안적으로, 타겟 실린더 (2) 는 콘크리트 매트릭스 및 그 매트릭스 주위에 패턴으로 배치된 경질 천연 암석 또는 합성 세라믹의 플레이트들을 가지는 합성 복합체일 수 있다. 콘크리트는 규암 모래로 강화된 포틀랜드 시멘트와 같은 시멘트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 암석 또는 세라믹은 큰 입자들로서 시멘트 전체에 분산될 수 있다.
냉각 시스템 (9) 은 저장조 (12), 펌프 (13), 노즐 (14) 및 복수의 유체 도관을 포함할 수 있다. 저장조 (12) 및 펌프 (13) 는 프레임 (11) 에 장착될 수 있고, 노즐 (14) 은 헤드 (3) 또는 플런저 (6) 에 장착될 수 있다. 공급 도관은 저장조 (12) 를 펌프 (13) 의 입구에 연결할 수 있고, 배출 도관은 펌프의 출구를 노즐 (14) 에 연결할 수 있다. 배출 도관은, 러너 (7) 에 대한 헤드 (3) 의 이동 및 프레임 (11) 에 대한 러너 (7) 의 이동을 수용하기 위해, 호스와 같이 가요성일 수 있다. 저장조 (12) 내에는 소정 양의 냉각제 (15) 가 배치될 수 있다. 냉각제 (15) 는 물과 같은 액체일 수 있다. 노즐 (14) 은 장착된 전단 커터 (1) 에 근접하게 배치되고 그곳에서 조준되어 냉각제 (15) 를 전단 커터 (1) 상으로 분무할 수 있다. PLC (10) 는 펌프를 선택적으로 활성화 및 비활성화하기 위해 제어 라인을 통해 펌프 (13) 와 소통할 수 있다.
대안적으로, 노즐 (14) 은 프레임 (11) 에 장착될 수 있다. 대안적으로, 노즐 (14) 은 전단 커터 (1) 대신에 타겟 실린더 (2) 상에 냉각제를 분무하도록 의도될 수 있으며, 그럼으로써 간접적으로 전단 커터 (1) 를 냉각시킬 수 있다. 대안적으로, 저장조 (12) 는 생략될 수 있고, 냉각제 (15) 는 물 대신에 공기일 수 있고, 냉각 시스템 (9) 은 펌프 (13) 대신에 압축기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 냉각제 (15) 는 오일일 수 있고, 턴테이블 (8) 은 오일을 저장조 (12) 에 복귀시키기 위한 리사이클 펌프 및 섬프 (sump) 를 가질 수 있다.
또한, 검사의 시작을 준비함에 있어서, 하나 이상의 파라미터 (16) 가 PLC (10) 에 입력될 수 있다. 파라미터 (16) 는 절삭 깊이 (DOC: 16d), 온도 임계치 (Max Temp: 16t) 및/또는 냉각 시간 (Cool Time) 을 포함할 수 있다. 추가 파라미터는 턴테이블 (8) 의 표면 속도 (Surf Speed) 및/또는 러너 (7) 의 속도 (Run Speed) 를 포함할 수 있다. 온도 임계치 (16t) 는 800 내지 1300 ℃ 의 범위일 수 있다. 검사 동안, PLC (10) 는 트랙 액츄에이터의 위치 센서로부터의 측정치를 이용할 수 있고, 타겟 실린더가 전단 커터에 대해 일정한 표면 속도로 회전하도록 턴테이블 모터의 각속도를 조정할 수 있다. 표면 속도는 분당 300 내지 650 피트 (분당 91 내지 198 미터) 의 범위일 수 있다.
도 2a 는 도 1 의 일부의 확대도이다. 도 2b 는 타겟 실린더 (2) 와 전단 커터 (1) 의 결합을 도시한다. 또한 도 1 을 참조하면, 헤드 (3) 는 검사를 모니터링하기 위해 데이터 케이블을 통해 PLC (10) 와 소통하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. PLC (10) 는 사이클 카운트 및 센서들로부터의 측정치를 기록하는 메모리 유닛 (미도시) 을 포함할 수 있다. 센서들은 로드 셀 (17), 및 열전쌍 (18) 과 같은 온도계를 포함할 수 있다. 로드 셀 (17) 은 플런저 (6) 에 의해 전단 커터 (1) 에 가해지는 힘 (22) 및/또는 타겟 실린더 (2) 에 의해 전단 커터 (1) 에 가해지는 반력 (미도시) 을 측정하기 위해 헤드 (3) 에 장착될 수 있다. 전단 커터 (1) 는, 예컨대 클램프 (19) 에 의해, 헤드 (3) 에 형성된 포켓에 장착될 수 있다. 포켓은 알루미나와 같은 세라믹과 같은 단열재 (3n) 로 라이닝될 수 있다. 단열재 (3n) 는 검사의 가열 사이클 동안에 전단 커터 (1) 로부터 헤드 (3) 로의 열전달을 방해할 수 있다. 포켓은, 커터 (1) 가 양의 후방 경사각 (positive back rake angle) 으로 타겟 실린더 (2) 와 결합하도록 구성될 수 있다.
전단 커터 (1) 는 원통형 기재 (1s) 에 부착된 커팅 테이블 (1t) 을 포함할 수 있다. 커팅 테이블 (1t) 은 원형일 수 있고, 기재 (1s) 는 원형 실린더일 수 있다. 커팅 테이블 (1t) 은 서멧과 같은 경질 기재에 부착된 다결정 다이아몬드 (PCD) 와 같은 초경질 재료로 제조될 수 있으며, 그럼으로써 다결정 다이아몬드 콤팩트 (PDC) 와 같은 콤팩트를 형성한다. 서멧은 코발트-텅스텐 카바이드와 같은 VIIIB 족 금속-카바이드와 같은 초경합금일 수 있다. 커팅 테이블 (1t) 은 기재 (1s) 와의 계면 및 이 계면에 대향하는 절삭면을 가질 수 있다. 커팅 테이블 (1t) 은 비처리되거나 또는 열적으로 안정할 수 있다.
대안적으로, 전단 커터 (1) 는 타원형일 수 있다. 대안적으로, 초경질 재료는 입방정 질화 붕소 또는 함침된 다이아몬드일 수 있다.
클램프 (19) 는 헤드 (3) 에 나사결합된 나사산구비 패스너 (19f), 패스너 상에 배치된 요크 (19y), 및 패스너 상에 요크를 고정하기 위한 너트 (19n) 를 포함할 수 있다. 클램프 (19) 는, 커팅 테이블 (1t) 을 따라 클램핑력을 균등하게 분배하기 위해 요크 (19y) 와 전단 커터 (1) 사이에 배치된 패드 (19p) 를 더 포함할 수 있다. 패드 (19p) 는 가열 사이클 동안 전단 커터 (1) 로부터 요크 (19y) 로의 열전달을 방해하기 위해 단열재로 만들어질 수 있다.
열전쌍 (18) 은 콘택트 (18c), 한 쌍의 감지 와이어 (18s), 접합부 (18j), 및 케이블에 함께 배열된 한 쌍의 리드 와이어를 포함할 수 있다. 콘택트 (18c) 는, 예컨대 솔더링, 브레이징 또는 간섭 끼워맞춤에 의해, 패드 (19p) 에 장착될 수 있다. 너트 (19n) 가 패스너 (19f) 에 나사결합됨에 따라, 콘택트 (18c) 가 단단히 눌러져서 커팅 테이블과 열적으로 결합할 때까지 요크 (19y) 는 커팅 테이블 (1t) 을 향해 전진할 수 있다. 감지 와이어 (18s) 의 제 1 단부는 콘택트 (18c) 에 고정될 수 있고, 감지 와이어는 패드 (19p) 에 형성된 개구 및 요크 (19y) 에 형성된 통로를 통해 연장될 수 있다. 접합부 (18j) 는, 예를 들어 하나 이상의 패스너에 의해, 커팅 테이블 (1t) 에 대향하는 요크의 표면 상에 장착될 수 있다. 접합부 (18j) 는 감지 와이어 (18s) 의 각각의 제 2 단부를 각각의 리드 와이어의 단부에 연결할 수 있다. 열전쌍 (18) 은 접합부 (18j) 에 배치된 기준 온도 센서 (도시되지 않음) 를 더 포함할 수 있으며, 또한 기준 와이어는 리드 와이어와 함께 케이블 내에 배치될 수 있다. 케이블은 PLC (10) 까지 연장될 수 있다.
대안적으로, 콘택트 (18c) 는, 예컨대 솔더링 또는 브레이징에 의해, 커팅 테이블 (1t) 과 마주하는 요크 (19y) 의 표면에 장착될 수 있고, 콘택트는 패드 (19p) 에 형성된 개구를 통해 연장될 수 있다. 대안적으로, 전단 커터 (1) 는 포켓 내로 브레이징될 수 있고, 콘택트 (18c) 는 커팅 테이블 (1t) 상에 브레이징되거나 솔더링될 수 있다. 대안적으로, 콘택트 (18c) 는 커팅 테이블 (1c) 대신에 기재 (1s) 에 장착될 수 있다.
준비가 완료되면, 검사가 시작될 수 있다. 턴테이블 (8) 은 타겟 실린더 (2) 를 회전시키도록 작동될 수 있다. PLC (10) 는 전단 커터 (1) 를 타겟 실린더 (2) 의 외부 표면과 정렬되도록 위치시키기 위해 트랙 액츄에이터를 작동시킬 수 있다. 이어서 냉각제 (15) 가 전단 커터 (1) 상에 분무되도록 PLC (10) 는 펌프 (13) 를 작동시킬 수 있다. 이어서, 전단 커터 (1) 가 타겟 실린더 (2) 의 외부 표면과 결합할 때까지 PLC (10) 는 헤드 (3) 를 하강시키도록 플런저 (6) 를 작동시킬 수 있다. PLC (10) 는 플런저 (6) 를 작동시켜 전단 커터를 DOC (16d) 에 도달할 때까지 타겟 실린더 내로 가압한다.
도 3 은 검사의 가열 사이클을 도시한다. 전단 커터 (1) 가 DOC (16d) 까지 타겟 실린더를 관통하면, PLC (10) 는 플런저 (6) 를 잠그고 펌프 (13) 를 비활성화시킬 수 있으며, 그럼으로써 냉각제 (15) 의 유동을 정지시키고 가열 사이클을 시작한다. 그 다음, PLC (10) 는, 타겟 실린더가 그에 대해 회전함에 따라, 트랙 액츄에이터를 작동시켜서 헤드 (3) 및 장착된 전단 커터 (1) 를 타겟 실린더 (2) 의 상부를 따라 반경방향 내측으로 이동시킬 수 있다. 커터 (1) 는 타겟 실린더 (2) 로부터 재료를 전단시킬 수 있고, 절단에 의해 열이 발생하며, 그럼으로써 커팅 테이블 (1t) 의 온도 (20) 를 상승시킬 수 있다.
도 4 는 가열 사이클의 종료를 도시한다. 가열 사이클 동안, PLC (10) 는 열전쌍 (18) 을 모니터링하고, 측정된 온도 (20) 를 샘플링 주파수에서 예컨대 초당 1 회 임계 온도와 비교할 수 있다. 가열 사이클은 온도 (20) 가 임계 온도 (16t) 까지 증가할 때까지 계속될 수 있다. PLC (10) 는 온도 측정치를 메모리 유닛에 기록할 수 있다. 또한, PLC (10) 는 로드 셀 (17) 로부터의 측정치를 샘플링하고 이러한 측정치를 샘플링 주파수에서 메모리 유닛에 기록할 수 있다.
도 5 는 검사의 냉각 사이클을 도시한다. PLC (10) 가 임계 온도 (16t) 에 도달했음을 감지하면, PLC 는 펌프 (13) 를 재활성화시키고, 그럼으로써 냉각제 (15) 를 뜨거운 전단 커터 (1) 에 분무할 수 있다. PLC (10) 는 냉각 시간과 동일한 시간 동안 펌프 (13) 를 작동시킬 수 있고, 그런 다음 PLC 는 펌프를 비활성화시킬 수 있다. 냉각 시간은 뜨거운 전단 커터 (1) 를 차가운 온도 (21), 예를 들어 임계 온도 (16t) 의 1/2, 1/3, 1/4 또는 1/8 이하의 온도로 급냉시키도록 선택될 수 있다. PLC (10) 는 또한 냉각 사이클 동안 온도 및 로드 셀 측정치를 샘플링하고 측정치를 샘플링 주파수로 메모리 유닛에 기록할 수 있다. 커터 (1) 는 냉각 사이클 동안 타겟 실린더 (2) 와 결합 상태를 유지할 수 있다. PLC (10) 는 냉각을 용이하게 하기 위해 트랙 액츄에이터의 작동을 정지시킬 수 있다.
대안적으로, 차가운 온도 (21) 는 냉각 시간 대신에 PLC (10) 에 입력될 수 있으며, PLC (10) 는 열전쌍 (18) 을 이용하여 냉각 사이클을 종료시키는 때를 결정할 수 있다. 대안적으로, 펌프 (13) 는 가열 사이클 동안 작동하지만 냉각 사이클에 비해 감소된 유량으로 작동될 수 있다. 대안적으로, 임계 온도 대신에 가열 시간이 PLC (10) 에 입력될 수 있고, 가열 사이클은 커터 온도에 관계없이 가열 시간 동안 수행될 수 있다. 대안적으로, PLC (10) 는 냉각 사이클 동안 트랙 액츄에이터의 작동을 유지할 수 있다.
전단 커터 (1) 가 타겟 실린더 (2) 의 내주에 도달하면, PLC (10) 는 플런저 (6) 를 작동시켜, 헤드 (3) 및 커터 (1) 를 타겟 실린더 (2) 로부터 상승시키고, 헤드 및 커터를 타겟 실린더의 외면과 정렬하도록 다시 이동시키고, 또한, 플런저를 작동시켜, 헤드 및 커터를 타겟 실린더와 결합하도록 하강시키고, 커터를 DOC (16d) 까지 타겟 실린더 내로 더 진행시킬 수 있다.
대안적으로, 전단 커터 (1) 가 타겟 실린더 (2) 의 내주에 도달하면, PLC (10) 는 트랙 액츄에이터를 정지시키고, 플런저 (6) 를 잠금해제하고, 플런저를 작동시켜서 커터를 DOC (16d) 까지 타겟 실린더 내로 더 진행시킬 수 있다. 그 다음, PLC (10) 는 트랙 액츄에이터의 작동을 역전시켜서 전단 커터 (1) 를 타겟 실린더 (2) 를 따라 반경방향 내측으로 이동시킬 수 있다.
도 6 은 복수의 전단 커터에 대해 수행된 검사의 결과를 도시한다. 냉각 사이클이 완료되면,
가열 및 냉각 사이클은 커터 (1) 가 고장날 때까지 반복될 수 있다. 커터 고장은 검사 중에 로드 셀 측정치를 모니터링하는 PLC (10) 에 의해 검출될 수 있다. 로드 셀 측정치의 급격한 감소는 커팅 테이블 (1t) 의 파손을 나타낼 수 있다. 커팅 테이블 (1t) 의 고장이 검출되면, PLC (10) 는 전단 커터 (1) 가 견디는 검사 사이클의 수를 기록하고 검사를 종료할 수 있다. 하나의 검사 사이클은 하나의 가열 사이클과 하나의 냉각 사이클을 포함할 수 있다. 검사는 다른 유형의 커터에 대해서 수행될 수 있으며, 검사 결과는 드릴 비트에 최적 유형을 설치하기 위해 선택을 위한 커터 유형을 비교하는데 사용될 수 있다. 가장 많은 수의 검사 사이클을 견디는 유형의 커터는 가장 큰 열적 피로 저항을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
대안적으로, 각각의 유형으로부터의 복수의 커터가 검사될 수 있고, 각 유형으로부터의 평균은 상이한 유형들을 비교하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 품질을 보장하기 위해 동일하거나 유사한 유형이지만 상이한 배치들 (batches) 로부터의 커터들에 대해 검사를 수행할 수 있다.
유리하게는, 본 발명은 드릴 스트링에 드릴 파이프의 조인트/스탠드를 부가하기 위해 드릴링 중단에 의해 드릴 비트 상에 가해지는 열적 피로로 인해 전술한 종래기술보다 더 정확하게 드릴링을 시뮬레이션할 수 있다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시형태들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 실시형태들 및 추가 실시형태들은 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법으로서,
    상기 전단 커터를 회전하는 타겟 실린더와 결합시키는 단계;
    상기 전단 커터가 임계 온도로 가열될 때까지 상기 전단 커터를 상기 회전하는 타겟 실린더를 따라 이동시키는 단계;
    상기 임계 온도까지의 상기 전단 커터의 가열에 응답하여 상기 전단 커터를 냉각시키는 단계; 및
    상기 전단 커터의 가열 및 냉각을 반복하는 단계
    를 포함하는, 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전단 커터가 파손 (fail) 될 때까지 상기 전단 커터의 가열 및 냉각을 반복하고,
    상기 방법은 상기 전단 커터가 견디는 검사 사이클의 수를 계수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 2 커터에 대해 상기 방법을 반복하는 단계; 및
    상기 전단 커터의 상기 검사 사이클의 수를 상기 제 2 커터의 검사 사이클의 수와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 임계 온도는 상기 전단 커터와 결합된 열전쌍에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열전쌍은 상기 전단 커터의 절단 테이블과 결합되는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 방법은 수직 터렛 선반을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전단 커터는 상기 수직 터렛 선반의 헤드에 클램핑되고,
    상기 열전쌍의 접촉부는 클램프와 상기 전단 커터 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 임계 온도는 800 내지 1300 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전단 커터는 저온으로 냉각되고,
    상기 저온은 상기 임계 온도의 절반보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전단 커터는 액체 냉각제를 상기 전단 커터 상에 분사함으로써 냉각되고,
    상기 전단 커터는 어떠한 냉각제없이 가열되는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전단 커터는 액체 냉각제를 상기 전단 커터 상에 분사함으로써 냉각되고,
    상기 냉각제는 미리 설정된 기간 동안 분사되는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전단 커터는 다결정 다이아몬드 컴팩트 커터인 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    가열 및 냉각 중에 상기 전단 커터에 가해지는 힘을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전단 커터가 파손될 때까지 상기 전단 커터의 가열 및 냉각이 반복되고,
    측정된 상기 힘은 상기 전단 커터의 파손을 검출하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
  15. 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법으로서,
    상기 전단 커터를 회전하는 타겟 실린더와 결합시키는 단계;
    상기 전단 커터를 냉각제없이 상기 회전하는 타겟 실린더를 따라 이동시켜서, 상기 전단 커터를 가열하는 단계;
    상기 전단 커터를 일정 기간 동안 가열한 후에 상기 전단 커터를 냉각시키는 단계; 및
    상기 전단 커터의 가열 및 냉각을 반복하는 단계
    를 포함하는, 전단 커터의 열적 피로 저항을 검사하는 방법.
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