PDCビットカッターとは？

ダイヤモンドは知られている中で最も硬い物質です。この硬度により、他の材料を切断するための優れた特性が得られます。 PDC (多結晶ダイヤモンド コンパクト) は、小さくて安価な人工ダイヤモンドを、ダイヤモンド テーブルと呼ばれる有用な形状に形成できる、ランダムに配向された結晶の比較的大きな相互成長塊に集約するため、掘削にとって非常に重要です。ダイヤモンド テーブルは、フォーメーションと接触するカッターの一部です。硬度に加えて、PDC ダイヤモンド テーブルには、ドリル ビット カッターに不可欠な特性があります。ビット本体にろう付け (取り付け) できるタングステン カーバイド材料と効率的に結合します。ダイヤモンドは、それ自体では結合せず、ろう付けで取り付けることもできません。

合成ダイヤモンド

ダイヤモンド グリットは、PDC カッターの主要な原材料として使用される合成ダイヤモンドの小さな粒子 (≈0.00004 インチ) を表すために一般的に使用されます。化学物質と特性の点では、人工ダイヤモンドは天然ダイヤモンドと同じです。ダイヤモンドグリットの製造は、化学的に単純なプロセスで行われます。通常のカーボンは、非常に高い圧力と温度で加熱されます。しかし、実際にダイヤモンドを作るのは決して簡単なことではありません。

ダイヤモンドグリットに含まれる個々のダイヤモンド結晶は多様な方向を向いています。これにより、材料は強く鋭く、含まれるダイヤモンドの硬度により、非常に耐摩耗性が高くなります。実際、結合された合成ダイヤモンドに見られるランダムな構造は、天然ダイヤモンドよりも剪断に対して優れた性能を発揮します。これは、天然ダイヤモンドが規則的な結晶境界に沿って容易に破砕する立方晶であるためです。

ただし、ダイヤモンドグリットは、天然ダイヤモンドよりも高温での安定性が低くなります。グリット構造に閉じ込められた金属触媒は、ダイヤモンドよりも熱膨張率が高いため、膨張差によってダイヤモンド間結合がせん断下に置かれ、負荷が十分に高い場合、破損の原因となります。結合が失敗すると、ダイヤモンドはすぐに失われるため、PDC は硬度と切れ味が失われ、効果がなくなります。このような失敗を防ぐには、ドリル加工中に PDC カッターを適切に冷却する必要があります。

ダイヤモンドテーブル

ダイヤモンドテーブルを製造するには、ダイヤモンドグリットをタングステンカーバイドと金属バインダーで焼結して、ダイヤモンドが豊富な層を形成します。それらはウェーハのような形状であり、ダイヤモンドの量が摩耗寿命を延ばすため、構造的に可能な限り厚くする必要があります.最高品質のダイヤモンド テーブルは約 2 ～ 4 mm で、技術の進歩によりダイヤモンド テーブルの厚さが増します。タングステン カーバイド基板は、通常、高さ約 0.5 インチで、ダイヤモンド テーブルと同じ断面形状と寸法を持っています。ダイヤモンド テーブルと基板の 2 つの部分がカッターを構成します。

PDCカッター構造。

PDC をカッターに適した形状に成形するには、ダイアモンド グリットを基板と一緒に圧力容器に入れ、高熱と圧力で焼結します。

PDC カッターは、1,382°F [750°C] の温度を超えることはできません。結合剤とダイヤモンドの間の熱膨張差により、ダイヤモンドテーブル内で成長したダイヤモンドグリット結晶が破損する傾向があるため、過度の熱は急速な摩耗を引き起こします。ダイヤモンド テーブルとタングステン カーバイド基板間の接着強度も、熱膨張差によって危険にさらされます。

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