Was ist PDC Bit Cutter?

Diamant ist das härteste bekannte Material. Diese Härte verleiht ihm hervorragende Eigenschaften zum Schneiden aller anderen Materialien. PDC (Polykristalliner Diamantkompakt) ist für das Bohren äußerst wichtig, da es winzige, kostengünstige, künstliche Diamanten zu relativ großen, verwachsenen Massen zufällig orientierter Kristalle aggregiert, die zu nützlichen Formen, sogenannten Diamanttafeln, geformt werden können. Diamanttafeln sind der Teil einer Schneide, der eine Formation berührt. Neben ihrer Härte haben PDC-Diamanttafeln eine wesentliche Eigenschaft für Bohrkronen-Fräser: Sie verbinden sich effizient mit Wolframkarbid-Materialien, die an Bohrkronenkörper gelötet (befestigt) werden können. Diamanten selbst verbinden sich nicht und können auch nicht durch Hartlöten befestigt werden.

Synthetischer Diamant

Diamantkörnung wird üblicherweise verwendet, um winzige Körner (ca. 0,00004 Zoll) von synthetischem Diamant zu beschreiben, der als wichtigstes Rohmaterial für PDC-Fräser verwendet wird. In Bezug auf Chemikalien und Eigenschaften ist künstlich hergestellter Diamant mit natürlichem Diamant identisch. Die Herstellung von Diamantkörnern beinhaltet einen chemisch einfachen Prozess: Gewöhnlicher Kohlenstoff wird unter extrem hohem Druck und extrem hoher Temperatur erhitzt. In der Praxis ist die Herstellung eines Diamanten jedoch alles andere als einfach.

Einzelne Diamantkristalle, die in Diamantkörnern enthalten sind, sind unterschiedlich orientiert. Das macht das Material stark, scharf und durch die Härte des enthaltenen Diamanten extrem verschleißfest. Tatsächlich weist die zufällige Struktur gebundener synthetischer Diamanten eine bessere Scherleistung auf 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 Naturdiamanten. Da metallischer Katalysator, der in der Kornstruktur eingeschlossen ist, eine höhere Wärmeausdehnungsrate aufweist als Diamant, setzt die unterschiedliche Ausdehnung die Diamant-zu-Diamant-Verbindungen unter Scherung und verursacht, wenn die Belastungen hoch genug sind, ein Versagen. Wenn Bindungen versagen, gehen Diamanten schnell verloren, sodass PDC seine Härte und Schärfe verliert und unwirksam wird. Um ein solches Versagen zu verhindern, müssen PDC-Schneidwerkzeuge während des Bohrens angemessen gekühlt werden.

Diamanttische

Zur Herstellung eines Diamanttisches wird Diamantkorn mit Wolframcarbid und metallischem Binder gesintert, um eine diamantreiche Schicht zu bilden. Sie haben eine scheibenähnliche Form und sollten so dick wie strukturell möglich gemacht werden, da das Diamantvolumen die Verschleißlebensdauer erhöht. Die hochwertigsten Diamanttische sind ≈2 bis 4 mm, und technologische Fortschritte werden die Dicke der Diamanttische erhöhen. Wolframcarbid-Substrate sind normalerweise etwa 0,5 Zoll hoch und haben die gleiche Querschnittsform und die gleichen Abmessungen wie der Diamanttisch. Die beiden Teile, der Diamanttisch und das Substrat, bilden einen Fräser

PDC-Fräserkonstruktion.

Das Umformen von PDC in nützliche Formen für Schneidwerkzeuge umfasst das Platzieren von Diamantkörnern zusammen mit ihrem Substrat in einem Druckbehälter und das anschließende Sintern bei hoher Hitze und hohem Druck.

PDC-Schneidgeräte dürfen Temperaturen von 750 °C [1.382 °F] nicht überschreiten. Übermäßige Hitze führt zu schnellem Verschleiß, da die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen Bindemittel und Diamant dazu neigt, die verwachsenen Diamantkornkristalle in der Diamantplatte zu brechen. Bindungsstärken zwischen dem Diamanttisch und dem Wolframkarbidsubstrat werden auch durch unterschiedliche Wärmeausdehnung gefährdet.

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