Šta je polikristalni dijamantski kompakt (PDC)?

Šta je polikristalni dijamantski kompakt (PDC)?

Otpornost na udarce, zavarljivost i prianjanje na matricu metalne veze dijamantskih sinteriranih tijela su slabi. Stoga su ljudi razmišljali o kompozitnim materijalima visoke žilavosti i mogućnosti zavarivanja na vrhu dijamantskog sinterovanog tijela, koji formira polikristalni dijamantski kompakt s boljim performansama i širim primjenama.

(Polycrystalline Diamond Compacts)

 

Sveobuhvatan uvod u polikristalne dijamantske kompakte (PDC)
I. Osnovna definicija i porijeklo
1. Puno ime i skraćenica

• Polycrystalline Diamond Compact (PDC).

 

2. Motivacija za istraživanje i razvoj
Sinterovani polikristalni dijamantski blokovi (bez podloge) imaju tri fatalne greške:

• Slaba otpornost na udar: sklona lomljenju pod stresom;
• Loša zavarljivost: teško se zavariti na burgiju ili tijela reznog alata;
• Mala čvrstoća prianjanja sa metalnim-tijelima matrice: sklona odvajanju i kvaru tokom upotrebe.

 

Rješenje:

Visoko{0}}čvrsta cementna karbidna podloga je vezana za dno sinterovanog dijamantskog sloja i formirana kao jedna jedinica pod visokom temperaturom i visokim pritiskom. Ovo kombinuje ultra-visoku tvrdoću i sposobnost rezanja dijamanta sa žilavošću i zavarljivošću cementiranog karbida, što rezultira PDC.

 

II. Struktura i dimenzionalni parametri
Jedinica ima integrisanu, dvoslojnu kompozitnu strukturu sinterovanu pod ultra-visokim pritiskom i visokom temperaturom:

 

Gornji sloj:

Polikristalni dijamantski sloj za rezanje

• Sastoji se od fino-zrnastog sintetičkog dijamantskog praha i male količine specijalizovanog veziva, sinterovanog u gustu, čvrstu masu pod ultra-visokim pritiskom i visokom temperaturom; standardna debljina:0,5–1,5 mm.
• Karakteristike: Bez anizotropnih defekata pronađenih u mono{0}}kristalnom dijamantu; tvrdoća i otpornost na habanje su ujednačeni u svim smjerovima; nudi izuzetnu otpornost na habanje i sposobnost rezanja.

 

Donji sloj:

Cementirana karbidna podloga (osnovni sloj)

• Materijal: volfram-kobalt cementni karbid; debljina: 1–10 mm; metalurški vezan za dijamantski sloj kako bi formirao integriranu cjelinu.
• Funkcija: Pruža visoku žilavost i otpornost na udarce; olakšava pričvršćivanje na čelična tijela alata ili burgije putem lasera ili -visokofrekventnog zavarivanja; i savršeno je prikladan za kompozitno oblikovanje s različitim metalnim-matričnim tijelima.

 

III. Prednosti osnovnih performansi

(U poređenju sa polikristalnim dijamantskim kompaktima/sinterovanim dijamantskim tijelima)
1 Izotropna svojstva sa visokom stabilnošću obrade

• Za razliku od običnog -kristalnog dijamanta, koji pokazuje značajne varijacije tvrdoće u različitim kristalnim ravnima-što dovodi do brzog lokaliziranog trošenja-, polikristalni sloj PDC sadrži nasumično isprepletena zrna. Ovo osigurava ujednačenu otpornost na habanje i performanse rezanja u bilo kojem smjeru, što rezultira dosljednim uzorcima brušenja i bušenja.

 

2 Značajno poboljšana otpornost na udarce

• Baza od cementnog karbida apsorbira udarna opterećenja, sprječavajući lomljenje ili lomljenje prilikom obrade armature, tvrdog kamena ili betona, što ga čini pogodnim za teške-prijave sa velikim udarom-.

 

3 Odlična zavarljivost

• Podloga od cementnog karbida može se direktno zavariti na čelične cijevi, tijela alata ili glave rezača bez oštećenja površine dijamanta, što rezultira visokim prinosima tijekom proizvodnje burgija i alata za oblikovanje.

 

4 Dobra kompatibilnost sa metalnim vezivima

• Može se direktno ugraditi u metalne matrice tokom sinteriranja radi sigurne veze, eliminišući probleme sa raslojavanjem ili osipanjem zrna{0}}koji se često nalaze kod čisto sinteriranih dijamantskih tijela.

 

5 Kombinira ultra-visoku otpornost na habanjei tvrdoću dijamanta sa žilavošću cementiranog karbida, balansirajući oštrinu rezanja sa dugim vijekom trajanja.

 

IV. Glavna područja primjene
1 Nafta i plin / geološka bušenja PDC Bits

• Primarna primjena uključuje ugradnju brojnih PDC kompozitnih rezača za bušenje granita, tvrdih stijena i pješčenjaka; nudi vrhunsku otpornost na habanje, brze stope penetracije i životni vijek koji daleko premašuje onaj standardnih zuba od cementnog karbida.

 

2 Dijamantska burgija i segmenta za beton/kamen

• PDC kompozitni glodali se ugrađuju u jezgro i inženjerske zube za bušenje posebno za rezanje armature, betona visoke-vrste i granitnih agregata; pruža otpornost na udarce i sprečava termičku degradaciju (sagorevanje) reznih zuba.

 

3 Precizni alati za rezanje

• Alati za struganje i glodanje za preciznu obradu obojenih metala, grafita, keramike i kamena; pruža visoko-kvalitetne završne obrade bez neravnina i nudi izuzetno dug vijek trajanja.

 

4 alata za dijamantsku obradu

• Koristi se za obradu brusnih ploča i sinteriranih dijamantskih abrazivnih blokova; služi kao -efikasna alternativa prirodnom-kristalnom dijamantu.

 

5 kalupa za izvlačenje žice i kalupi za formiranje-otporni na habanje

• Koristi ultra-visoku otpornost na habanje za aplikacije za izvlačenje i oblikovanje metalne žice.

 

 

V. Kratak pregled procesa proizvodnje
Koristi proces sinterovanja visokog{0}}pritiska i visoke-temperature (HPHT) sa kubičnom presom:

• Fini dijamantski prah, vezivo i cementirani karbidni supstrat se slažu i sinteruju zajedno u jednom koraku pod uslovima većim od 1500 stepeni i pritiscima od nekoliko gigapaskala (GPa). Ovo stvara metaluršku vezu na međuprostoru, osiguravajući da se slojevi ne mogu raslojiti ili odvojiti. Gotov proizvod se može rezati i samljeti u različite oblike, kao što su diskovi, segmenti ili trake.

 

VI. Poređenje: PDC Compacts u odnosu na konvencionalne galvanizirane/lemljene/sinterovane dijamantske alate

1. Konvencionalni dijamantski alati: Dijamantske čestice su raspršene unutar metalne ili smolne matrice, oslanjajući se na matricu za kapsuliranje i zadržavanje.
2. PDC kompakti: imaju integralno formiran, kontinuirani polikristalni dijamantski sloj. Nude značajno veću otpornost na habanje i gustinu, što ih čini pogodnim za teške-prilike, visoke-tvrdoće i velike-prilike.
3. Razlika u cijeni: PDC kompakti imaju veću jediničnu cijenu i prvenstveno se koriste za vrhunsko-inženjersko bušenje, teška-teška opterećenja i preradu betona visokog-opterećenja; rijetko se koriste u standardnim linijama za poliranje kamena.