ساخت و استفاده از برش های PDC (کامپوزیت الماس پلی کریستالی) برای مهندسی معدن یک پروژه مهندسی سیستماتیک است که از یک سری فرآیندهای تکنولوژیکی بهم مرتبط است. این فرآیند نه تنها شامل ساخت دقیق بدنه برش می شود، بلکه شامل فرآیند تطبیق برای مونتاژ با مته و مراحل آماده سازی برای استفاده در سایت می شود. کنترل کیفیت در هر مرحله مستقیماً بر عملکرد{3} و عمر مفید دستگاه تأثیر میگذارد.
این فرآیند با سنتز لایه الماس پلی کریستالی آغاز می شود. پودر میکرو-الماس مصنوعی با خلوص بالا با دقت انتخاب شده و به طور یکنواخت با یک کاتالیزور فلزی (مانند کبالت، نیکل یا آلیاژهای آنها) مطابق با توزیع اندازه ذرات خاص مخلوط میشود. این مخلوط در یک محیط انتقال دهنده فشار مانند پیروفیلیت قرار می گیرد و برای چند دقیقه تا ده ها دقیقه در دمای بالا تقریباً 1400-1600 درجه و فشار بالای 5.5-8 GPa در یک پرس شش طرفه یا یک دستگاه پرس دو طرفه پخته می شود. این فرآیند تف جوشی به ذرات الماس اجازه می دهد تحت تأثیر کاتالیزور به یکدیگر متصل شوند و یک ساختار شبکه سه بعدی پیوسته تشکیل دهند و یک لایه الماس پلی کریستالی با سختی{13}}بالا و بسیار مقاوم در برابر سایش{14}} ایجاد کنند. این فرآیند مستلزم کنترل دقیق یکنواختی میدان های دما و فشار برای جلوگیری از رشد غیرعادی دانه یا نقص تخلخل است.
مرحله بعدی شامل چسباندن ورق کامپوزیت به بستر کاربید سیمانی شده است. یک کاربید سیمانی تنگستن-به عنوان زیرلایه، با دقت{2}}برای دستیابی به شکل و اندازه مورد نیاز، انتخاب میشود. فعالسازی سطح یا عملیات قبل از آبکاری روی سطح پیوند اعمال میشود تا پیوند متالورژیکی با لایه الماس تقویت شود. لایه خالی الماس پلی کریستالی و زیرلایه مجدداً تحت دما و فشار بالا پخته می شوند تا یک پیوند متالورژیکی قوی در سطح مشترک ایجاد کنند و از انتقال موثر بار بین لایه ها بدون لایه برداری اطمینان حاصل کنند. دما، فشار و مدت این مرحله باید دقیقاً بر اساس ترکیب بستر و ضخامت لایه الماسی، متعادل کردن استحکام پیوند و کنترل تنش داخلی تنظیم شود.
بعد ماشینکاری و شکل دهی هندسی می آید. ورق کامپوزیت برای به دست آوردن یک شکل هندسی دقیق (معمولاً دایره ای، اما می تواند در صورت نیاز به شکل مخروطی، تبر شکل، یا سایر اشکال نامنظم دیگر نیز در بیاید)، سطح پیوند صاف و ارتفاع لبه برش تنظیم شده، بریده، آسیاب و صیقل داده می شود. در طول ماشینکاری، از ابزارهای فوق سخت مانند چرخ های الماسی استفاده می شود تا از آسیب ثانویه به سطح جلوگیری شود و اطمینان حاصل شود که تلورانس های ابعادی و زبری سطح الزامات طراحی را برآورده می کند.
در نهایت بازرسی کیفیت و مرتب سازی آغاز می شود. ساختار دانه لایه الماس و پیوند رابط با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مشاهده شد. خواص سطح با استفاده از دستگاه سختی سنج و دستگاه تست سایش ارزیابی شد. اندازهگیریهای دقیقی از ابعاد هندسی، ارتفاع لبه برش، و تحملهای شکل و موقعیت انجام شد. محصولات تمام شده با ترک، لبه های بریده شده یا اتصال ضعیف دور انداخته شدند تا از قابلیت اطمینان دستگاه نصب شده اطمینان حاصل شود.
بعد مونتاژ و قرار دادن مته آمد. بر اساس شرایط کاری خاص پروژه معدن (سختی سنگ معدن، قطر سوراخ، عمق سوراخ، روش حفاری)، مشخصات و مقادیر مناسب کاترهای PDC انتخاب و در یک آرایه شعاعی یا مارپیچی بر روی تاج مته چیده شد. فاصله و قوام لبه برش برای اطمینان از پوشش مسیر برش یکنواخت و تعادل بار کنترل شد. در طول مونتاژ، اطمینان از اتصال محکم بین برش و بدنه مته برای جلوگیری از جابجایی یا جدا شدن در طول چرخش با سرعت بالا ضروری بود.
در نهایت، اشکال زدایی و ضبط قبل از اعمال میدانی انجام شد. پس از نصب، بدون آزمایش بارگذاری و حفاری آزمایشی با سرعت کم باید تأیید شود که وضعیت برش و سطح ارتعاش طبیعی است. سوابق پارامترهایی مانند دسته برش، مدل مته، نوع سنگ قابل اجرا، و فشار حفاری توصیه شده و سرعت چرخش برای مرجع اپراتورهای سایت باید نگهداری شود. عملکرد برش و سایش باید به طور منظم در طول ساخت و ساز نظارت شود تا انتخاب و نگهداری بعدی بهینه شود.
فرآیند تولید برشهای PDC برای مهندسی معدن یک زنجیره فناوری کامل از سنتز مواد فوق سخت تا تولید ابزارهای قابل استفاده در سایت-است. کنترل دقیق و تضمین کیفیت در هر مرحله، پیش نیاز نقش حیاتی آن در شکستن کارآمد و پایدار سنگ در معادن است.
