De productie en toepassing van PDC-snijders (Polycrystalline Diamond Composite) voor de mijnbouw is een systematisch engineeringproject dat bestaat uit een reeks nauw met elkaar verbonden technologische processen. Het proces omvat niet alleen de precisiefabricage van het freeslichaam, maar omvat ook het bijpassende proces voor montage met de boor en voorbereidingsstappen voor gebruik op locatie. Kwaliteitscontrole in elke fase is rechtstreeks van invloed op de-breekprestaties en levensduur van de frees.
Het proces begint met de synthese van de polykristallijne diamantlaag. Hoog-zuiver synthetisch diamantmicro-poeder wordt zorgvuldig geselecteerd en gelijkmatig gemengd met een metaalkatalysator (zoals kobalt, nikkel of hun legeringen) volgens een specifieke deeltjesgrootteverdeling. Dit mengsel wordt in een druk-medium zoals pyrofylliet geplaatst en gedurende enkele minuten tot tientallen minuten gesinterd bij een hoge temperatuur van ongeveer 1400–1600 graden en een hoge druk van 5,5–8 GPa in een zes-zijdige pers of een twee-zijdig persapparaat. Door dit sinterproces kunnen de diamantdeeltjes zich onder invloed van de katalysator met elkaar verbinden, waardoor een continue drie-netwerkstructuur wordt gevormd en een polykristallijne diamantlaag met hoge-hardheid en zeer slijtvast-resistente wordt gecreëerd. Dit proces vereist strikte controle van de uniformiteit van de temperatuur- en drukvelden om abnormale korrelgroei of porositeitsdefecten te voorkomen.
De volgende fase omvat het verbinden van de composietplaat met het gecementeerde carbidesubstraat. Als substraat wordt een met wolfraam-kobaltgecementeerd carbide materiaal geselecteerd, dat nauwkeurig- wordt bewerkt om de vereiste vorm en afmeting te verkrijgen. Oppervlakteactivatie of pre{4}}plating-behandeling wordt toegepast op het hechtingsoppervlak om de metallurgische binding met de diamantlaag te verbeteren. De polykristallijne diamantlaag en het substraat worden vervolgens opnieuw onder hoge temperatuur en druk gesinterd om een sterke metallurgische verbinding op het grensvlak te vormen, waardoor een effectieve belastingoverdracht tussen de lagen wordt gegarandeerd zonder delaminatie. De temperatuur, druk en duur van deze stap moeten nauwkeurig worden ingesteld op basis van de substraatsamenstelling en de dikte van de diamantlaag, waarbij de hechtsterkte en interne spanningscontrole in evenwicht worden gebracht.
Vervolgens komen machinale bewerking en geometrische vormgeving. De composietplaat wordt gesneden, geslepen en gepolijst om een nauwkeurige geometrische vorm te verkrijgen (gewoonlijk cirkelvormig, maar kan indien nodig ook in conische, bijl--vormige of andere onregelmatige vormen worden gemaakt), een vlak hechtoppervlak en een vaste snijkanthoogte. Tijdens de bewerking worden superharde gereedschappen zoals diamantschijven gebruikt om secundaire schade aan het oppervlak te voorkomen en ervoor te zorgen dat maattoleranties en oppervlakteruwheid voldoen aan de ontwerpvereisten.
Ten slotte beginnen de kwaliteitsinspectie en het sorteren. De korrelstructuur van de diamantlaag en de grensvlakbinding werden waargenomen met behulp van optische en scanning-elektronenmicroscopen. De oppervlakte-eigenschappen werden geëvalueerd met behulp van een hardheidsmeter en een schuurtestmachine. Er werden nauwkeurige metingen uitgevoerd van geometrische afmetingen, snijkanthoogte en vorm- en positietoleranties. Afgewerkte producten met scheuren, afgebroken randen of slechte hechting werden weggegooid om de betrouwbaarheid van de geïnstalleerde machine te garanderen.
Vervolgens kwam de montage en plaatsing van de boor. Op basis van de specifieke werkomstandigheden van het mijnbouwproject (ertshardheid, gatdiameter, gatdiepte, boormethode) werden de juiste specificaties en hoeveelheden PDC-frezen geselecteerd en gerangschikt in een radiale of spiraalvormige reeks op de boorkroon. De afstand en consistentie van de snijkanten werden gecontroleerd om een uniforme dekking van het snijtraject en een gelijkmatige belastingsbalans te garanderen. Tijdens de montage was het essentieel om te zorgen voor een stevige verbinding tussen de frees en het boorlichaam om verplaatsing of losraken tijdens rotatie op hoge- snelheid te voorkomen.
Ten slotte werden debuggen en opnemen uitgevoerd voordat het veld werd toegepast. Na de installatie moeten er geen-belastingstests en proefboringen met lage- snelheid worden uitgevoerd om te bevestigen dat de snijconditie en het trillingsniveau normaal zijn. Er moeten gegevens worden bijgehouden van parameters zoals de batch van de frees, het model van de boor, het toepasselijke gesteentetype en de aanbevolen boordruk en rotatiesnelheid, ter referentie ter plaatse- door operators. De snijprestaties en slijtage moeten tijdens de bouw regelmatig worden gecontroleerd om de daaropvolgende selectie en het onderhoud te optimaliseren.
Het productieproces van PDC-snijders voor de mijnbouw omvat een complete technologieketen, van de synthese van superharde materialen tot de productie van bruikbaar gereedschap op-site. Nauwkeurige controle en kwaliteitsborging in elke fase zijn voorwaarden voor de cruciale rol ervan bij het efficiënt en stabiel breken van steen in mijnen.
