O que é cortador de bits PDC?

O diamante é o material mais duro conhecido. Esta dureza confere-lhe propriedades superiores para cortar qualquer outro material. O PDC (compacto de diamante policristalino) é extremamente importante para a perfuração porque agrega diamantes artificiais minúsculos e baratos em massas relativamente grandes e intercrescidas de cristais orientados aleatoriamente que podem ser formados em formas úteis chamadas tabelas de diamante. As mesas de diamante são a parte de um cortador que entra em contato com uma formação. Além de sua dureza, as mesas diamantadas PDC têm uma característica essencial para fresas de broca: elas unem-se eficientemente com materiais de carboneto de tungstênio que podem ser soldados (anexados) aos corpos da broca. Os diamantes, por si só, não se unem, nem podem ser unidos por brasagem.

diamante sintético

O grão de diamante é comumente usado para descrever grãos minúsculos (≈0,00004 pol.) de diamante sintético usado como matéria-prima principal para fresas PDC. Em termos de produtos químicos e propriedades, o diamante artificial é idêntico ao diamante natural. Fazer grão de diamante envolve um processo quimicamente simples: o carbono comum é aquecido sob pressão e temperatura extremamente altas. Na prática, porém, fazer um diamante está longe de ser fácil.

Cristais de diamante individuais contidos no grão de diamante são orientados de forma diversa. Isso torna o material forte, afiado e, devido à dureza do diamante contido, extremamente resistente ao desgaste. Na verdade, a estrutura aleatória encontrada em diamantes sintéticos ligados tem melhor desempenho em cisalhamento do que diamantes naturais, porque os diamantes naturais são cristais cúbicos que se fraturam facilmente ao longo de seus limites cristalinos ordenados.

No entanto, o grão de diamante é menos estável em altas temperaturas do que os diamantes naturais. Como o catalisador metálico preso na estrutura do grão tem uma taxa de expansão térmica mais alta do que o diamante, a expansão diferencial coloca as ligações de diamante a diamante sob cisalhamento e, se as cargas forem altas o suficiente, causa falha. Se os títulos falharem, os diamantes são perdidos rapidamente, então o PDC perde sua dureza e nitidez e se torna ineficaz. Para evitar tal falha, os cortadores PDC devem ser resfriados adequadamente durante a perfuração.

mesas diamante

Para fabricar uma mesa de diamante, o grão de diamante é sinterizado com carboneto de tungstênio e aglutinante metálico para formar uma camada rica em diamante. Eles têm formato semelhante a um wafer e devem ser feitos o mais espesso possível estruturalmente, porque o volume do diamante aumenta a vida útil. As mesas de diamante da mais alta qualidade são ≈2 a 4 mm, e os avanços tecnológicos aumentarão a espessura da mesa de diamante. Substratos de carboneto de tungstênio são normalmente ≈0,5 pol. de altura e têm a mesma forma de seção transversal e dimensões que a mesa de diamante. As duas partes, a mesa diamantada e o substrato, formam um cortador

Construção do cortador PDC.

A formação do PDC em formas úteis para cortadores envolve a colocação do grão de diamante, junto com seu substrato, em um recipiente de pressão e, em seguida, a sinterização em alta temperatura e pressão.

Os cortadores PDC não podem exceder temperaturas de 1.382°F [750°C]. O calor excessivo produz desgaste rápido porque a expansão térmica diferencial entre o aglutinante e o diamante tende a quebrar os cristais de grão de diamante integrados na mesa de diamante. As forças de ligação entre a mesa de diamante e o substrato de carboneto de tungstênio também são prejudicadas pela expansão térmica diferencial.

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