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Polykristalline Diamant-Kompaktschneider (PDC)

Diamant ist das härteste bekannte Material. Diese Härte verleiht ihm hervorragende Eigenschaften zum Schneiden jedes anderen Materials. PDC ist für das Bohren äußerst wichtig, da es winzige, kostengünstige, künstlich hergestellte Diamanten zu relativ großen, verwachsenen Massen zufällig ausgerichteter Kristalle zusammenfasst, die zu nützlichen Formen geformt werden können, die als Diamanttabellen bezeichnet werden. Diamanttische sind der Teil eines Fräsers, der eine Formation berührt. PDC-Diamanttische haben neben ihrer Härte eine wesentliche Eigenschaft für Bohrerschneider: Sie verbinden sich effizient mit Wolframcarbidmaterialien, die an Bohrkörpern gelötet (befestigt) werden können. Diamanten an sich verbinden sich nicht miteinander und können auch nicht durch Hartlöten befestigt werden.

Synthetischer Diamant

Diamantkorn wird üblicherweise verwendet, um winzige Körner (~ 0,00004 Zoll) von synthetischem Diamant zu beschreiben, die als Schlüsselrohstoff für PDC-Fräser verwendet werden. In Bezug auf Chemikalien und Eigenschaften ist künstlicher Diamant identisch mit natürlichem Diamant. Die Herstellung von Diamantkorn ist ein chemisch einfaches Verfahren: Gewöhnlicher Kohlenstoff wird unter extrem hohem Druck und extrem hoher Temperatur erhitzt. In der Praxis ist die Herstellung von Diamanten jedoch alles andere als einfach.

Einzelne Diamantkristalle, die in Diamantkorn enthalten sind, sind unterschiedlich orientiert. Dies macht das Material stark, scharf und aufgrund der Härte des enthaltenen Diamanten extrem verschleißfest. Tatsächlich zeigt die zufällige Struktur von gebundenem synthetischem Diamant eine bessere Scherleistung als natürliche Diamanten, da natürliche Diamanten kubische Kristalle sind, die entlang ihrer geordneten kristallinen Grenzen leicht brechen.

Diamantkorn ist jedoch bei hohen Temperaturen weniger stabil als natürlicher Diamant. Da in der Kornstruktur eingeschlossene metallische Katalysatoren eine höhere Wärmeausdehnungsrate als Diamant aufweisen, werden durch Diamant-zu-Diamant-Bindungen Diamant-Diamant-Bindungen geschert und führen bei hohen Belastungen zum Versagen. Wenn Anleihen versagen, gehen Diamanten schnell verloren, sodass PDC seine Härte und Schärfe verliert und unwirksam wird. Um ein solches Versagen zu vermeiden, müssen PDC-Fräser während des Bohrens ausreichend gekühlt werden.

Diamanttische

Zur Herstellung eines Diamanttisches wird Diamantkorn mit Wolframcarbid und Metallbindemittel gesintert, um eine diamantreiche Schicht zu bilden. Sie haben eine waffelartige Form und sollten so dick wie möglich strukturell hergestellt werden, da das Diamantvolumen die Lebensdauer erhöht. Diamanttische von höchster Qualität sind ≈2 bis 4 mm, und technologische Fortschritte erhöhen die Dicke des Diamanttisches. Wolframcarbidsubstrate sind normalerweise ~ 0,5 Zoll hoch und haben die gleiche Querschnittsform und Abmessungen wie der Diamanttisch. Die beiden Teile Diamanttisch und Substrat bilden einen Fräser (Abb. 4).

Das Formen von PDC in nützliche Formen für Fräser umfasst das Einbringen von Diamantkorn zusammen mit seinem Substrat in einen Druckbehälter und das anschließende Sintern bei hoher Hitze und hohem Druck.

PDC-Fräser dürfen Temperaturen von 750 ° C nicht überschreiten. Übermäßige Hitze führt zu schnellem Verschleiß, da die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen Bindemittel und Diamant dazu neigt, die verwachsenen Diamantkornkristalle im Diamanttisch zu brechen. Die Bindungsstärken zwischen dem Diamanttisch und dem Wolframcarbidsubstrat werden ebenfalls durch unterschiedliche Wärmeausdehnung gefährdet.


Beitragszeit: Apr-08-2021