PDC (Polycrystalline Diamond Composite) -jyrsinten valmistus ja käyttö kaivostekniikkaan on systemaattinen suunnitteluprojekti, joka koostuu sarjasta läheisesti toisiinsa liittyviä teknologisia prosesseja. Prosessi ei kata ainoastaan leikkurin rungon tarkkaa valmistusta, vaan se sisältää myös poranterän kokoonpanon sovitusprosessin ja valmisteluvaiheet paikan päällä käytettäväksi-. Laadunvalvonta kussakin vaiheessa vaikuttaa suoraan leikkurin kiven-murtokykyyn ja käyttöikään.
Prosessi alkaa monikiteisen timanttikerroksen synteesillä. Korkean -puhtauden synteettinen timanttimikro-jauhe valitaan huolellisesti ja sekoitetaan tasaisesti metallikatalyytin (kuten koboltin, nikkelin tai niiden seokset) kanssa tietyn hiukkaskokojakauman mukaisesti. Tämä seos asetetaan painetta-välittävään väliaineeseen, kuten pyrofylliittiin, ja sintrataan useista minuuteista kymmeniin minuutteihin korkeassa lämpötilassa noin 1400–1600 astetta ja korkeassa paineessa 5,5–8 GPa kuusipuolisessa puristimessa tai kaksipuolisessa puristinlaitteessa. Tämä sintrausprosessi mahdollistaa timanttihiukkasten yhdistämisen katalyytin vaikutuksesta muodostaen jatkuvan kolmiulotteisen verkkorakenteen ja luoden korkean-kovuuden, erittäin kulutusta{14}}kestävän monikiteisen timanttikerroksen. Tämä prosessi vaatii tiukkaa lämpötila- ja painekenttien tasaisuuden valvontaa, jotta vältetään epänormaali raekasvu tai huokoisuusvirheet.
Seuraavassa vaiheessa komposiittilevy liimataan kovametallisubstraattiin. Substraatiksi valitaan volframi-kobolttisementoitu karbidiaihio, joka on työstetty tarkkuus{2}} vaaditun muodon ja koon saavuttamiseksi. Pintaaktivointi tai esipinnoituskäsittely levitetään liimauspinnalle metallurgisen sidoksen parantamiseksi timanttikerroksen kanssa. Monikiteinen timanttikerroksen aihio ja substraatti sintrataan sitten uudelleen korkeassa lämpötilassa ja paineessa vahvan metallurgisen sidoksen muodostamiseksi rajapinnalle, mikä varmistaa tehokkaan kuorman siirron kerrosten välillä ilman delaminaatiota. Tämän vaiheen lämpötila, paine ja kesto on asetettava tarkasti substraatin koostumuksen ja timanttikerroksen paksuuden, tasapainottavan sidoslujuuden ja sisäisen jännityksenhallinnan perusteella.
Seuraavaksi tulee koneistus ja geometrinen muotoilu. Komposiittilevy leikataan, hiotaan ja kiillotetaan, jotta saadaan tarkka geometrinen muoto (yleensä pyöreä, mutta siitä voidaan tarvittaessa tehdä myös kartiomaisia, kirveen muotoisia tai muita epäsäännöllisiä muotoja), tasainen liimauspinta ja asetettu leikkuureunan korkeus. Koneistuksen aikana käytetään superkovia työkaluja, kuten timanttilaikkoja, jotta vältetään pinnan toissijaiset vauriot ja varmistetaan, että mittatoleranssit ja pinnan karheus vastaavat suunnitteluvaatimuksia.
Lopulta alkaa laaduntarkastus ja lajittelu. Timanttikerroksen raerakennetta ja rajapinnan sitoutumista tarkkailtiin käyttämällä optisia ja pyyhkäisyelektronimikroskooppeja. Pintaominaisuudet arvioitiin kovuustestauslaitteella ja hankaustestauskoneella. Tarkat mitat mitattiin geometrisista mitoista, leikkuureunan korkeudesta sekä muoto- ja sijaintitoleransseista. Valmiit tuotteet, joissa oli halkeamia, halkeamia reunoja tai huonosti kiinnittyviä, heitettiin pois asennetun koneen luotettavuuden varmistamiseksi.
Seuraavaksi tuli poranterän kokoaminen ja sijoittaminen. Kaivosprojektin erityisten työskentelyolosuhteiden (malmin kovuus, reiän halkaisija, reiän syvyys, porausmenetelmä) perusteella valittiin sopivat tekniset tiedot ja määrät PDC-jyrsimiä ja järjestettiin radiaali- tai spiraalimatriisi poranterän kruunuun. Väliä ja leikkuureunan yhtenäisyyttä valvottiin tasaisen leikkausradan peittävyyden ja kuormituksen tasapainottamiseksi. Kokoamisen aikana oli tärkeää varmistaa luja sidos leikkurin ja poranterän rungon välillä, jotta estetään siirtyminen tai irtoaminen nopean pyörityksen aikana.
Lopuksi virheenkorjaus ja tallennus suoritettiin ennen kenttäsovellusta. Asennuksen jälkeen on suoritettava no-kuormitustestit ja matalan{2}nopeuksinen koeporaus varmistaakseen, että leikkausolosuhteet ja tärinätaso ovat normaaleja. Parametreista, kuten leikkurierästä, poranterän mallista, soveltuvasta kalliotyypistä ja suositellusta porauspaineesta ja pyörimisnopeudesta, tulee pitää kirjaa paikan päällä olevien käyttäjien viitteeksi. Leikkuutehoa ja kulumista tulee seurata säännöllisesti rakentamisen aikana myöhemmän valinnan ja huollon optimoimiseksi.
Kaivostekniikan PDC-leikkureiden valmistusprosessi on täydellinen teknologiaketju superkovien materiaalien synteesistä käyttökelpoisten työkalujen valmistukseen paikan päällä-. Tarkka valvonta ja laadunvarmistus kussakin vaiheessa ovat edellytyksiä sen keskeiselle roolille tehokkaassa ja vakaassa kiven murtamisessa kaivoksissa.
