Hva er en Polycrystalline Diamond Compact (PDC)?

Hva er en Polycrystalline Diamond Compact (PDC)?

Slagmotstanden, sveisbarheten og adhesjonen til metallbindingsmatrisen til diamantsintrede legemer er dårlig. Derfor har folk tenkt på komposittmaterialer med høy seighet og sveisbarhet på toppen av det sintrede diamantlegemet, som danner Polycrystalline Diamond Compact med bedre ytelse og bredere bruksområder.

(Polykrystallinsk diamantkompakte)

 

En omfattende introduksjon til Polycrystalline Diamond Compacts (PDC)
I. Grunnleggende definisjon og opprinnelse
1. Fullt navn og forkortelse

• Polycrystalline Diamond Compact (PDC).

 

2. FoU-motivasjon
Sintrede polykrystallinske diamantblokker (uten substrat) lider av tre fatale feil:

• Dårlig slagfasthet: utsatt for brudd under stress;
• Dårlig sveisbarhet: vanskelig å sveise på borekroner eller skjærende verktøykropper;
• Lav bindestyrke med metall-matriselegemer: utsatt for løsrivelse og svikt under bruk.

 

Løsning:

Et hardmetallsubstrat med høy-seighet er bundet til bunnen av det sintrede diamantlaget og dannet som en enkelt enhet under høy temperatur og høyt trykk. Dette kombinerer den ultra-høye hardheten og kutteevnen til diamant med seigheten og sveisbarheten til sementert karbid, noe som resulterer i PDC.

 

II. Struktur og dimensjonsparametere
Enheten har en integrert, to-komposittstruktur sintret under ultra-høyt trykk og høy temperatur:

 

Topplag:

Polykrystallinsk diamantskjærende lag

• Sammensatt av fint- syntetisk diamantpulver og en liten mengde spesialisert bindemiddel, sintret til en tett, fast masse under ultra-høyt trykk og høy temperatur; standard tykkelse:0,5–1,5 mm.
• Egenskaper: Fri for anisotrope defekter som finnes i enkelt-krystalldiamant; hardhet og slitestyrke er jevn i alle retninger; tilbyr eksepsjonell slitestyrke og skjæreevne.

 

Nedre lag:

Sementert hardmetallsubstrat (grunnlag)

• Materiale: Wolfram-koboltsementert karbid; tykkelse: 1–10 mm; metallurgisk bundet til diamantlaget for å danne en integrert helhet.
• Funksjon: Gir høy seighet og slagfasthet; forenkler festing til stålverktøykropper eller borkroner via laser eller høyfrekvent sveising; og er perfekt egnet for komposittstøping med ulike metall-matriselegemer.

 

III. Kjerneytelsesfordeler

(Sammenlignet med polykrystallinske diamantkompakte/sintrede diamantlegemer)
1 Isotropiske egenskaper med høy maskineringsstabilitet

• I motsetning til vanlig enkelt-krystalldiamant, som viser betydelige hardhetsvariasjoner på tvers av forskjellige krystallplan-som fører til rask lokalisert slitasje-har PDC-polykrystallinske laget tilfeldig sammenkoblede korn. Dette sikrer jevn slitestyrke og kutteytelse i alle retninger, noe som resulterer i konsekvente slipe- og boremønstre.

 

2 Betydelig forbedret slagfasthet

• Den sementerte karbidbasen absorberer støtbelastninger og forhindrer flisdannelse eller brudd ved maskinering av armeringsjern, hard stein eller betong, noe som gjør den egnet for tunge-påvirkninger med høye-påvirkninger.

 

3 Utmerket sveisbarhet

• Det sementerte karbidsubstratet kan sveises direkte til stålrør, verktøykropper eller kutterhoder uten å skade diamantoverflaten, noe som resulterer i høye utbytter under produksjon av borkroner og formingsverktøy.

 

4 God kompatibilitet med metallbindere

• Kan bygges direkte inn i metallmatriser under sintring for en sikker binding, og eliminerer problemene med delaminering eller korn-avgivelse som ofte finnes i rene sintrede diamantlegemer.

 

5 Kombinerer den ultra-høye slitestyrkenog hardheten til diamant med seigheten til sementert karbid, balanserer skjæreskarphet med lang levetid.

 

IV. Vanlige bruksområder
1 Olje og gass / Geologisk boring PDC Bits

• Den primære applikasjonen innebærer å legge inn en rekke PDC-komposittkuttere for å bore gjennom granitt, harde bergformasjoner og sandstein; tilbyr overlegen slitestyrke, raske penetreringshastigheter og en levetid som langt overgår den for standard hardmetalltenner.

 

2 betong / stein diamantbor og segmenter

• PDC-komposittkuttere er innebygd i kjernebor og tekniske boretenner spesielt for kutting av armeringsjern, høy-betong og granitttilslag; gir slagfasthet og forhindrer termisk nedbrytning (brenning) av skjæretennene.

 

3 presisjonsskjæreverktøy

• Dreie- og freseverktøy for presisjonsmaskinering av ikke-jernholdige metaller, grafitt, keramikk og stein; gir overflatebehandling av høy-kvalitet uten grader og en eksepsjonelt lang levetid.

 

4 diamantdressingsverktøy

• Brukes til sliping av slipeskiver og sintrede diamantslipeblokker; fungerer som et kostnadseffektivt-alternativ til naturlig enkelt-diamant.

 

5 trådtrekkeformer og slitasjebestandige-formingsformer

• Utnytter ultra-høy ​​slitestyrke for trekking og forming av metalltråder.

 

 

V. Kort oversikt over produksjonsprosessen
Bruker en sintringsprosess med høy-høy-temperatur (HPHT) med en kubikkpresse:

• Fint diamantpulver, et bindemiddel og et sementert karbidsubstrat stables og sintres sammen i ett enkelt trinn under forhold som overstiger 1500 grader og trykk på flere gigapascal (GPa). Dette skaper en metallurgisk binding ved grensesnittet, og sikrer at lagene ikke kan delaminere eller skilles. Det ferdige produktet kan kuttes og males i ulike former, for eksempel skiver, segmenter eller strimler.

 

VI. Sammenligning: PDC Compacts vs. konvensjonelle elektropletterte/loddede/sintrede diamantverktøy

1. Konvensjonelle diamantverktøy: Diamantpartikler er spredt i en metall- eller harpiksmatrise, avhengig av matrisen for innkapsling og retensjon.
2. PDC kompakter: Har et integrert formet, kontinuerlig polykrystallinsk diamantlag. De tilbyr betydelig høyere slitestyrke og tetthet, noe som gjør dem egnet for tunge-bruk, høy-hardhet og høy-påvirkning.
3. Kostnadsforskjell: PDC-komprimatorer har en høyere enhetskostnad og brukes først og fremst til høy-ingeniørboring, hard-kapping og høy-betongbehandling; de brukes sjelden i standard poleringsblokker for steinbehandlingslinjer.