sm_banner

novinky

Kompaktné rezačky polykryštalického diamantu (PDC)

Diamant je najtvrdší známy materiál. Táto tvrdosť mu dáva vynikajúce vlastnosti pri rezaní iného materiálu. PDC je pri vŕtaní nesmierne dôležitý, pretože agreguje drobné, lacné, umelo vyrobené diamanty do relatívne veľkých, navzájom sa zväčšujúcich hmôt náhodne orientovaných kryštálov, ktoré sa dajú formovať do užitočných tvarov, ktoré sa nazývajú diamantové stoly. Diamantové stoly sú súčasťou rezačky, ktorá kontaktuje formáciu. Okrem tvrdosti majú diamantové stoly PDC podstatnú vlastnosť pre frézy na vrtáky: Účinne sa spájajú s materiálmi z karbidu volfrámu, ktoré je možné spájkovať (pripevniť) na korpusy bitov. Samotné diamanty sa nebudú spájať, ani sa nemôžu spájať spájkovaním.

Syntetický diamant

Diamantová drvina sa bežne používa na popis drobných zrniek (≈0,00004 palca) syntetického diamantu používaných ako kľúčová surovina pre rezačky PDC. Z hľadiska chemikálií a vlastností je umelý diamant identický s prírodným diamantom. Výroba diamantovej drviny zahŕňa chemicky jednoduchý proces: obyčajný uhlík sa zahrieva pri extrémne vysokom tlaku a teplote. V praxi však výroba diamantu nie je ani zďaleka ľahká.

Jednotlivé diamantové kryštály obsiahnuté v diamantovej drvine sú rôzne orientované. Vďaka tomu je materiál pevný, ostrý a kvôli tvrdosti obsiahnutého diamantu mimoriadne odolný proti opotrebovaniu. Náhodná štruktúra nájdená vo viazanom syntetickom diamantu má v skutočnosti lepšiu pevnosť v šmyku ako prírodné diamanty, pretože prírodné diamanty sú kubické kryštály, ktoré sa ľahko lámu pozdĺž svojich usporiadaných kryštalických hraníc.

Diamantová drvina je však pri vysokých teplotách menej stabilná ako prírodný diamant. Pretože kovový katalyzátor zachytený v štruktúre zrna má vyššiu mieru tepelnej rozťažnosti ako diamant, pri diferenciálnej rozťažnosti vznikajú šmykové väzby medzi diamantmi a pri dostatočne vysokej záťaži spôsobuje zlyhanie. Ak dlhopisy zlyhajú, diamanty sa rýchlo stratia, takže PDC stráca svoju tvrdosť a ostrosť a stáva sa neúčinným. Aby sa takémuto zlyhaniu zabránilo, musia byť rezačky PDC počas vŕtania primerane chladené.

Diamantové stoly

Na výrobu diamantového stola sa diamantová drvina speká s karbidom volfrámu a kovovým spojivom, aby sa vytvorila vrstva bohatá na diamanty. Majú tvar oblátky a mali by byť vyrobené pokiaľ možno štrukturálne hrubé, pretože objem diamantu zvyšuje životnosť. Najkvalitnejšie diamantové stoly majú ≈2 až 4 mm a technologický pokrok zvýši hrúbku diamantového stola. Substráty z karbidu volfrámu sú zvyčajne vysoké okolo 0,5 palca a majú rovnaký tvar a rozmery prierezu ako diamantový stôl. Dve časti, diamantový stôl a podklad, tvoria rezačku (obr. 4).

Formovanie PDC do užitočných tvarov pre frézy spočíva v umiestnení diamantovej drviny spolu s jej substrátom do tlakovej nádoby a následnému spekaniu pri vysokej teplote a tlaku.

Nie je možné, aby rezačky PDC prekročili teploty 750 ° C. Nadmerné teplo vedie k rýchlemu opotrebovaniu, pretože rozdielna tepelná rozťažnosť medzi spojivom a diamantom má tendenciu lámať medzirebrové kryštály piesku v diamantovom stole. Pevnosti spoja medzi diamantovým stolom a substrátom z karbidu volfrámu sú tiež ohrozené rozdielnou tepelnou rozťažnosťou.


Čas zverejnenia: 8. apríla 2021