Mi az a Polycrystalline Diamond Compact (PDC)?

Mi az a Polycrystalline Diamond Compact (PDC)?

A gyémánt szinterezett testek ütésállósága, hegeszthetősége és a fémkötési mátrixhoz való tapadása gyenge. Ezért az emberek a nagy szilárdságú és hegeszthető kompozit anyagokra gondoltak a gyémánt szinterezett test tetején, ami jobb teljesítménnyel és szélesebb körű alkalmazással Polikristályos Diamond Compactot képez.

(Polikristályos gyémánt kompaktok)

 

A polikristályos gyémánt tömörítések (PDC) átfogó bemutatása
I. Alapvető meghatározás és eredet
1. Teljes név és rövidítés

• Polycrystalline Diamond Compact (PDC).

 

2. K+F motiváció
A szinterezett polikristályos gyémánttömbök (hordozó nélkül) három végzetes hibával rendelkeznek:

• Gyenge ütésállóság: hajlamos a feszültség hatására repedésre;
• Gyenge hegeszthetőség: nehezen hegeszthető a fúrószárra vagy a vágószerszám testére;
• Alacsony kötési szilárdság fém{0}}mátrixtestekkel: hajlamos a leválásra és a használat közbeni tönkremenetelre.

 

Megoldás:

A szinterezett gyémántréteg aljához egy nagy szilárdságú cementált keményfém szubsztrátot ragasztanak, és magas hőmérsékleten és nagy nyomáson egyetlen egységként alakítják ki. Ez egyesíti a gyémánt ultra-nagy keménységét és forgácsolási képességét a keményfém szívósságával és hegeszthetőségével, ami a PDC-t eredményezi.

 

II. Szerkezeti és méretparaméterek
Az egység integrált, két{0}}rétegű kompozit szerkezettel rendelkezik, amelyet ultra-magas nyomáson és magas hőmérsékleten szintereznek:

 

Felső réteg:

Polikristályos gyémánt vágóréteg

• Finom{0}}szemcsés szintetikus gyémántporból és kis mennyiségű speciális kötőanyagból áll, ultra-nagy nyomáson és magas hőmérsékleten sűrű, szilárd masszává szinterezve; szabványos vastagság:0,5-1,5 mm.
• Jellemzők: mentes az egy-kristályos gyémántban található anizotróp hibáktól; a keménység és a kopásállóság minden irányban egyenletes; kivételes kopásállóságot és vágási képességet kínál.

 

Alsó réteg:

Cementált keményfém hordozó (alapréteg)

• Anyaga: volfrám{0}}kobalt-cementált karbid; vastagság: 1-10 mm; metallurgikusan a gyémántréteghez kötve integrált egészet alkotnak.
• Funkció: Nagy szívósságot és ütésállóságot biztosít; megkönnyíti az acél szerszámtestekhez vagy fúrószárokhoz való rögzítést lézeres vagy nagyfrekvenciás{0}}hegesztéssel; és kiválóan alkalmas különféle fém-mátrixtestek kompozit öntésére.

 

III. Alapvető teljesítményelőnyök

(A polikristályos gyémánt tömörítésekhez/szinterezett gyémánttestekhez képest)
1 Izotróp tulajdonságok nagy megmunkálási stabilitással

• Ellentétben a közönséges egykristályos{0}gyémánttal, amely jelentős keménységi eltéréseket mutat a különböző kristálysíkokban,-ami gyors lokalizált kopáshoz vezet-, a PDC polikristályos réteg véletlenszerűen egymásba illeszkedő szemcséket tartalmaz. Ez egyenletes kopásállóságot és vágási teljesítményt biztosít minden irányban, következetes köszörülési és fúrási mintákat eredményezve.

 

2 Jelentősen megnövelt ütésállóság

• A cementezett keményfém alap elnyeli az ütési terheléseket, megakadályozva a forgácsolást vagy a repedést betonacél, kemény kőzet vagy beton megmunkálása során, így alkalmas nehéz -terhelésű, nagy{1}}ütésű alkalmazásokhoz.

 

3 Kiváló hegeszthetőség

• A cementezett keményfém hordozó közvetlenül hegeszthető acélcsövekre, szerszámtestekre vagy vágófejekre a gyémántfelület károsodása nélkül, ami nagy hozamot eredményez a fúrószárak és formázószerszámok gyártása során.

 

4 Jó kompatibilitás fém kötőanyagokkal

• Közvetlenül fémmátrixokba ágyazható szinterelés közben a biztonságos kötés érdekében, kiküszöbölve a tiszta szinterezett gyémánttesteknél gyakran előforduló leválási vagy szemcse -leválási problémákat.

 

5 Egyesíti az ultra-nagy kopásállóságotés a gyémánt keménysége a cementált keményfém szívósságával, kiegyensúlyozva a vágás élességét a hosszú élettartammal.

 

IV. Általános alkalmazási területek
1 olaj és gáz / geológiai fúrófúró PDC bit

• Az elsődleges alkalmazás magában foglalja számos PDC kompozit vágó beágyazását gránit, kemény sziklaképződmények és homokkő fúrásához; kiváló kopásállóságot, gyors behatolási sebességet és a szabványos keményfém fogak élettartamát messze meghaladó élettartamot kínál.

 

2 beton/kő gyémánt fúrófej és szegmens

• A PDC kompozit marókat magfúrókba és műszaki fúrófogakba ágyazzák, kifejezetten betonacél, nagyszilárdságú{0}}beton és gránit adalékanyagok vágásához; ütésállóságot biztosít és megakadályozza a vágófogak termikus lebomlását (égését).

 

3 Precíziós vágószerszámok

• Eszterga- és marószerszámok színesfémek, grafit, kerámia és kő precíziós megmunkálásához; kiváló-minőségű felületkezelést biztosít sorja nélkül, és kivételesen hosszú élettartamot biztosít.

 

4 gyémánt kötszer

• Köszörűkorongok és szinterezett gyémánt csiszolótömbök megmunkálására szolgál; költséghatékony alternatívája-a természetes egy-kristályos gyémántnak.

 

5 huzalhúzó szerszám és kopásálló-formázó öntőforma

• Kihasználja az ultra{0}}nagy kopásállóságot a fémhuzalhúzó és -formázó alkalmazásokhoz.

 

 

V. A gyártási folyamat rövid áttekintése
Magas{0}}nyomású, magas{1}}hőmérsékletű (HPHT) szinterezési eljárást alkalmaz köbös préssel:

• A finom gyémántport, a kötőanyagot és a cementált karbid szubsztrátumot egyetlen lépésben egymásra rakják és szinterelik, több gigapascal (GPa) nyomáson és 1500 fokot meghaladó körülmények között. Ez kohászati ​​kötést hoz létre a határfelületen, biztosítva, hogy a rétegek ne váljanak szét vagy váljanak szét. A készterméket különféle formákra, például korongokra, szegmensekre vagy csíkokra lehet vágni és őrölni.

 

VI. Összehasonlítás: PDC Compact vs. hagyományos galvanizált/forrasztott/szinterezett gyémántszerszámok

1. Hagyományos gyémántszerszámok: A gyémántrészecskéket fém- vagy gyantamátrixban diszpergálják, a mátrixra támaszkodva a kapszulázáshoz és a visszatartáshoz.
2. PDC kompaktok: Egybeépített, folytonos polikristályos gyémántréteggel rendelkeznek. Lényegesen nagyobb kopásállóságot és sűrűséget kínálnak, így alkalmasak nagy igénybevételre-, nagy-keménységre és nagy-ütésű alkalmazásokra.
3. Költségkülönbség: A PDC kompaktok egységköltsége magasabb, és elsősorban csúcsminőségű-mérnöki fúráshoz, nagy-terhelésű vágáshoz és nagy-terhelésű betonfeldolgozáshoz használják; ritkán használják szabványos kőfeldolgozó soros polírozó tömbökben.