ابزارهای PDC (ابزارهای کامپوزیت الماس پلی کریستالی) ابزارهای کلیدی در حفاری مدرن و زمینههای ماشینکاری مقاوم در برابر سایش بالا هستند. ویژگی های تکنولوژیکی آنها از ادغام عمیق طراحی ساختار ترکیبی منحصر به فرد و فرآیندهای ساخت پیشرفته ناشی می شود. ابزارهای PDC با معماری دو لایه هستهای متشکل از یک لایه الماس پلی کریستالی سطحی و یک ماتریس کاربید سیمانی پایینی، سختی بسیار بالایی الماس را حفظ میکنند و در عین حال شکنندگی آن را جبران میکنند و مزیت یکپارچهای را تشکیل میدهند که ترکیبی از مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر ضربه و عملکرد گیره خوب است و پشتیبانی قابل اعتمادی را برای عملیات کارآمد ارائه میکند.
ویژگی فنی اولیه لایه برش فوق العاده{0}}سخت و مقاوم در برابر سایش{1}} است. لایه الماس پلی کریستالی سطحی از ذرات الماس در اندازه میکرون-در دمای بالا و-فشار بالا تشکیل میشود. الماس یک شبکه سه بعدی متراکم- با پیوندهای کووالانسی قوی تشکیل می دهد که به سختی نزدیک به الماس طبیعی و بسیار بیشتر از کاربید سیمانی معمولی و مواد سرامیکی می رسد. این ویژگی ابزارهای PDC را قادر میسازد تا هنگام کار با سنگهای-با سختی بالا (مانند گرانیت و بازالت) یا قطعات بسیار مقاوم در برابر سایش (مانند آلیاژهای آلومینیوم سیلیکون بالا و کامپوزیتهای فیبر کربنی) بهطور قابلتوجهی میزان سایش ابزار را در حین حذف مواد کاهش دهند، و باعث افزایش طول عمر فرکانس و فرکانس کارکرد مجدد کامپوزیتهای ابزار میشود.
در مرحله دوم، طراحی ساختاری ترکیبی وجود دارد که استحکام و انعطاف پذیری را با هم ترکیب می کند. ماتریس کاربید سیمانی پایینی (معمولاً یک آلیاژ تنگستن{1}}کبالت) دارای چقرمگی ضربه و استحکام مکانیکی عالی است، به طور موثر بار ضربه ای ایجاد شده در حین برش را جذب و پراکنده می کند و از ترک خوردن یا کنده شدن لایه الماس سطحی به دلیل شکنندگی بیش از حد جلوگیری می کند. این تقسیم کار، که در آن لایه الماس مسئول برش مقاوم در برابر سایش و لایه کاربید سیمانی مسئول تحمل بار است، به ابزارهای PDC اجازه میدهد تا در برش مداوم پایداری داشته باشند و همچنین یکپارچگی ساختاری اساسی را در شرایط ضربه متناوب (مانند لایههای شن در حفاری یا برشکاری نقاط سخت) حفظ کنند.
ثالثاً، ویژگیهای-پایداری درجه حرارت بالا و اصطکاک{1}} پایین وجود دارد. ساختار پیوند کووالانسی الماس پیوند قوی را حتی در دماهای بالا حفظ می کند و به ابزارهای PDC معمولی اجازه می دهد تا به طور مداوم بالای 300 درجه بدون نرم شدن قابل توجه کار کنند. با بهینه سازی ترکیب فاز پیوند (به عنوان مثال، کاهش بقایای فلز کاتالیزوری و معرفی فازهای سرامیکی یا کاربید)، انواع PDC پایدار حرارتی می توانند دماهای بیش از 700 درجه را تحمل کنند، و با محیط های دمای بالا و لحظه ای با سرعت بالای حفاری- یا چاه عمیق سازگار شوند. به طور همزمان، ضریب اصطکاک پایین سطح الماس باعث کاهش چسبندگی و شکلگیری لبههای بالا{11}در حین برش میشود، سطح را بهبود میبخشد و مصرف انرژی را کاهش میدهد.
علاوه بر این، کنترل پذیری دقیق فرآیند تولید، پشتیبانی حیاتی برای این ویژگی های تکنولوژیکی است. پخت-درجه حرارت بالا و فشار بالا امکان کنترل دقیق توزیع اندازه ذرات الماس و استحکام پیوند مرزی دانه را فراهم میکند و از چگالی و یکنواختی لایه برش اطمینان میدهد. طراحی بهینه ترکیب فاز پیوند (به عنوان مثال، استفاده از سیلیسیدها یا بوریدها به جای کاتالیزورهای فلزی سنتی) به طور موثر تبدیل فاز از الماس به گرافیت را سرکوب می کند و پایداری حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون را بهبود می بخشد. طراحی سفارشی هندسه دندان (به عنوان مثال، زاویه چنگک، زاویه فاصله، و مشخصات تاج) مسیر برش و راندمان حذف تراشه را بیشتر بهینه می کند، نوسانات گشتاور و خطر سایش ثانویه را کاهش می دهد. به طور خلاصه، ویژگیهای فنی ابزارهای برش PDC در لایه برش فوقالعاده سخت و مقاوم در برابر سایش، ساختاری ترکیبی که استحکام و انعطافپذیری، پایداری دمای بالا و ویژگیهای اصطکاک پایین عالی، و فرآیندهای ساخت دقیق و قابل کنترل را ترکیب میکند، منعکس میشود. این ویژگیها آنها را قادر میسازد تا کارایی و قابلیت اطمینان قابلتوجهی را در حفاری نفت، اکتشافات زمینشناسی، و میدانهای ماشینکاری مقاوم در برابر سایش نشان دهند، و آنها را به ابزاری اصلی برای شکستن گلوگاههای عملکرد ابزارهای سنتی تبدیل میکند.
