Виробництво та застосування фрез PDC (полікристалічного алмазного композиту) для гірничого машинобудування є систематичним інженерним проектом, що складається з низки тісно пов’язаних технологічних процесів. Процес охоплює не лише точне виготовлення корпусу фрези, але також включає процес узгодження для складання зі свердлом і етапи підготовки до -використання на місці. Контроль якості на кожній стадії безпосередньо впливає на ефективність-руйнування каменю та термін служби фрези.
Процес починається з синтезу шару полікристалічного алмазу. Синтетичний алмазний мікро-порошок -високої чистоти ретельно відбирається та рівномірно змішується з металевим каталізатором (таким як кобальт, нікель або їхні сплави) відповідно до певного розподілу частинок за розміром. Цю суміш поміщають у-середовище, що передає тиск, таке як пірофіліт, і спікають від кількох хвилин до десятків хвилин при високій температурі приблизно 1400–1600 градусів і високому тиску 5,5–8 ГПа в шести-або дво-пресовому пристрої. Цей процес спікання дозволяє алмазним частинкам з’єднуватися під дією каталізатора, утворюючи безперервну три-мережу структуру та створюючи високо-твердий, високо{14}}зносостійкий полікристалічний алмазний шар. Цей процес вимагає суворого контролю однорідності полів температури та тиску, щоб уникнути аномального росту зерен або дефектів пористості.
Наступний етап включає склеювання композитного листа з твердосплавною підкладкою. Заготовка з цементованого карбіду вольфраму-кобальту вибирається як підкладка, обробляється з точністю-для досягнення необхідної форми та розміру. Для посилення металургійного зв’язку з алмазним шаром на поверхню склеювання застосовується активація поверхні або попередня -покриття. Потім заготовка полікристалічного алмазного шару та підкладка знову спікаються під високою температурою та тиском, щоб утворити міцний металургійний зв’язок на межі розділу, забезпечуючи ефективну передачу навантаження між шарами без розшарування. Температура, тиск і тривалість цього етапу повинні бути точно встановлені на основі складу підкладки та товщини алмазного шару, збалансованої міцності з’єднання та контролю внутрішнього напруження.
Далі йде механічна обробка та геометричне формування. Композитний лист розрізається, шліфується та полірується для отримання точної геометричної форми (зазвичай круглої, але також може мати конічну, сокиро-форму чи інші неправильні форми за потреби), плоску поверхню для склеювання та задану висоту ріжучої кромки. Під час обробки використовуються надтверді інструменти, такі як алмазні круги, щоб уникнути вторинного пошкодження поверхні та забезпечити відповідність допусків розмірів і шорсткості поверхні вимогам конструкції.
Нарешті починається перевірка якості та сортування. За допомогою оптичного та скануючого електронного мікроскопів спостерігали зернисту структуру алмазного шару та зв’язок між поверхнями. Властивості поверхні оцінювали за допомогою твердомера та машини для тестування на стирання. Було проведено точні вимірювання геометричних розмірів, висоти ріжучої кромки, допусків на форму та положення. Готові вироби з тріщинами, відколотими краями або поганим склеюванням були викинуті, щоб забезпечити надійність встановленої машини.
Далі йшло складання та розміщення свердла. Виходячи з конкретних робочих умов гірничого проекту (твердість руди, діаметр свердловини, глибина свердловини, метод буріння), були обрані відповідні специфікації та кількість різців PDC, які були розміщені в радіальному або спіральному масиві на коронці бурового долота. Відстань і узгодженість ріжучої кромки контролювалися для забезпечення рівномірного покриття траєкторії різання та балансу навантаження. Під час складання важливо було забезпечити міцне з’єднання між фрезою та корпусом свердла, щоб запобігти зміщенню або від’єднанню під час високо-обертання.
Нарешті, налагодження та запис проводилися перед польовим застосуванням. Після встановлення слід провести випробування-без навантаження та пробне свердління-на низькій швидкості, щоб підтвердити, що умови різання та рівень вібрації є нормальними. Необхідно вести записи про такі параметри, як партія фрези, модель бурового долота, відповідний тип породи та рекомендований тиск буріння та швидкість обертання для-операторів на місці. Продуктивність різання та знос слід регулярно контролювати під час будівництва, щоб оптимізувати подальший вибір та обслуговування.
Процес виробництва різців PDC для гірничого машинобудування — це повний технологічний ланцюжок від синтезу надтвердих матеріалів до виробництва придатних для використання інструментів на місці-. Точний контроль і забезпечення якості на кожному етапі є передумовами для його вирішальної ролі в ефективному та стабільному руйнуванні породи в шахтах.
