Τα εργαλεία PDC (Polycrystalline Diamond Composite), με την υψηλή σκληρότητα του εξωτερικού στρώματος διαμαντιού και την καλή σκληρότητα του υποκείμενου στρώματος καρβιδίου με τσιμέντο, επιδεικνύουν σημαντικά πλεονεκτήματα στη γεώτρηση πετρελαίου, τη γεωλογική εξερεύνηση και την κατεργασία υλικών υψηλής αντοχής στη φθορά-. Ωστόσο, η συνειδητοποίηση αυτών των πλεονεκτημάτων απόδοσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από μια λογική επιστημονικής επιλογής-μόνο με τη βαθιά ενσωμάτωση των χαρακτηριστικών συνθηκών εργασίας, των παραμέτρων υλικού και των στόχων εφαρμογής μπορεί να επιτευχθεί αποτελεσματική, σταθερή και οικονομική χρήση.
Η κύρια βάση για την επιλογή εργαλείων PDC είναι η ακριβής ανάλυση των χαρακτηριστικών των συνθηκών εργασίας. Οι βασικές απαιτήσεις για τα εργαλεία κοπής ποικίλλουν σημαντικά σε διαφορετικά σενάρια εφαρμογών: Στη γεώτρηση πετρελαίου, βασικά ζητήματα περιλαμβάνουν τη σκληρότητα του πετρώματος (π.χ. τα μεσαία-μαλακά χαρακτηριστικά ψαμμίτη και ασβεστόλιθου έναντι των μεσαίων-σκληρών χαρακτηριστικών του γρανίτη), το λειαντικό (μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε χαλαζία έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη προσοχή στην τριβή, αντίκτυπο στη θερμοκρασία, και επίσης τρυπάνι). φορτία (π.χ. διαλείπουσες κρούσεις από χαλίκια). στις εργασίες δημιουργίας πυρήνων γεωλογικής εξερεύνησης, εκτός από τις συνθήκες σχηματισμού, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η ακεραιότητα του δείγματος πυρήνα και ο έλεγχος της διαταραχής του πυρήνα από τα δόντια κοπής· στη μηχανική κατεργασία υλικών υψηλής-ανθεκτικότητας στη φθορά- (π.χ. κράματα αλουμινίου υψηλής-πυριτίου και σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα), η εστίαση πρέπει να είναι στη θερμική αγωγιμότητα του υλικού, στην τάση σκληρύνσεως εργασίας και στο θερμομηχανικό φορτίο στη ζώνη κοπής. Η δημιουργία ενός μοντέλου συνθηκών λειτουργίας που βασίζεται σε γεωλογικά δεδομένα, ιστορικά αρχεία λειτουργίας ή δοκιμές μηχανικής είναι το θεμέλιο για την επακόλουθη επιλογή εργαλείων.
Η αντιστοίχιση των δομικών παραμέτρων του εργαλείου είναι ένα κρίσιμο βήμα στη διαδικασία επιλογής. Το μέγεθος των κόκκων διαμαντιού της επιφανειακής στρώσης πολυκρυσταλλικού διαμαντιού πρέπει να ρυθμιστεί ανάλογα με τη λειαντικότητα του σχηματισμού: τα λεπτά-στρώματα διαμαντιού (π.χ. 1-5μm) είναι κατάλληλα για σχηματισμούς με μεγάλη τριβή ή σενάρια μηχανικής κατεργασίας επιρρεπή σε κόλλημα εργαλείων λόγω της πυκνής αντοχής και της εξαιρετικής φθοράς τους. Τα χονδρόκοκκα-στρώματα διαμαντιού (π.χ. 10-25 μm) είναι πιο κατάλληλα για συνθήκες εργασίας που περιέχουν σκληρά σωματίδια ή διαλείπουσες κρούσεις λόγω της μεγάλης περιοχής μεταξύ των κόκκων συγκόλλησης και της ισχυρότερης αντοχής στην κρούση. Ο τύπος της φάσης συγκόλλησης επηρεάζει άμεσα τη θερμική σταθερότητα: οι συμβατικές φάσεις μεταλλικής συγκόλλησης (π.χ. με βάση το κοβάλτιο-) είναι χαμηλού κόστους αλλά καταλύουν εύκολα τη γραφιτοποίηση σε υψηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας τις κατάλληλες για σενάρια χαμηλής-θερμοκρασίας, χαμηλού-φορτίου. φάσεις χαμηλής-κατάλυσης ή μη-μεταλλικής συγκόλλησης (π.χ. πυριτίδια, καρβίδια), αν και πιο ακριβές, μπορούν να ανεβάσουν τη θερμοκρασία θερμικής αποσύνθεσης σε πάνω από 700 βαθμούς , καθιστώντας τις απαραίτητες για διάτρηση σε βάθος πηγαδιού-υψηλής θερμοκρασίας ή μηχανική κατεργασία υψηλής ταχύτητας. Η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο της υποκείμενης μήτρας τσιμεντοειδούς καρβιδίου πρέπει να εξισορροπεί τη σκληρότητα και τη σκληρότητα: η υψηλή περιεκτικότητα σε κοβάλτιο (π.χ. 15%-20%) έχει ως αποτέλεσμα εξαιρετική σκληρότητα μήτρας, ικανή να αντέχει σε ισχυρές κρούσεις. Η χαμηλή περιεκτικότητα σε κοβάλτιο (π.χ. 6%-10%) έχει ως αποτέλεσμα υψηλή σκληρότητα μήτρας, κατάλληλη για αντοχή στη φθορά κάτω από σταθερά φορτία. Επιπλέον, το σχήμα κορώνας των δοντιών κοπής (π.χ. επίπεδη κορυφή, στρογγυλεμένη κορυφή), η γωνία κλίσης και ο σχεδιασμός της γωνίας διάκενου επηρεάζουν την τροχιά κοπής και την αποτελεσματικότητα αφαίρεσης τσιπς, απαιτώντας βελτιστοποίηση με βάση μηχανισμούς θραύσης ή κοπής βράχου.
Η διαδικασία παραγωγής και η σταθερότητα της ποιότητας είναι σιωπηρά αλλά κρίσιμα ζητήματα. Τα εργαλεία PDC υψηλής ποιότητας-προϋποθέτουν μια αυστηρή διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης υψηλής-θερμοκρασίας, υψηλής-πίεσης (HPHT) για να διασφαλιστεί η μεταλλουργική αντοχή συγκόλλησης μεταξύ του στρώματος διαμαντιού και της μήτρας, αποφεύγοντας τον κίνδυνο αποκόλλησης των ενδιάμεσων στρωμάτων. η καθαρότητα (Μεγαλύτερη ή ίση με 99,9%) και η ομοιομορφία κατανομής μεγέθους σωματιδίων (εύρος μικρότερο ή ίσο με 2μm) της σκόνης διαμαντιού επηρεάζουν άμεσα τη συνοχή της αντοχής στη φθορά του εργαλείου. Η ομοιομορφία της κατανομής της φάσης συγκόλλησης (χωρίς τοπικό εμπλουτισμό ή ανεπάρκεια) καθορίζει την αξιοπιστία της θερμικής σταθερότητας και της αντοχής στην κόπωση κρούσης. Η επιλογή ενός προμηθευτή με ολοκληρωμένο σύστημα ποιοτικού ελέγχου (όπως δοκιμές με υπερήχους, μεταλλογραφική ανάλυση και θερμοβαρυμετρική ανάλυση) μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο πρόωρης αστοχίας λόγω κατασκευαστικών ελαττωμάτων από την αρχή.
Τα οικονομικά και το συνολικό κόστος του κύκλου ζωής πρέπει να περιλαμβάνονται σε μια ολοκληρωμένη αξιολόγηση. Αν και τα εργαλεία PDC υψηλής απόδοσης-έχουν υψηλότερο αρχικό κόστος αγοράς, η μεγάλη διάρκεια ζωής τους (3-5 φορές μεγαλύτερη από τα συμβατικά εργαλεία) και η υψηλή λειτουργική απόδοση (30%-50% υψηλότερη ταχύτητα μηχανικής διάτρησης) μπορούν να μειώσουν σημαντικά το συνολικό κόστος ανά μονάδα βίντεο ή ανά μονάδα μηχανικής κατεργασίας. Είναι σημαντικό να αποφευχθεί η θυσία της βασικής απόδοσης για χάρη της χαμηλής τιμής. θα πρέπει να διεξαχθεί ένας πλήρης υπολογισμός του κύκλου ζωής του "αρχικού κόστους + συχνότητας αντικατάστασης + απωλειών χρόνου διακοπής λειτουργίας" για την επιλογή της πιο οικονομικής λύσης.
Συνοπτικά, η επιλογή εργαλείων PDC είναι ένα συστηματικό έργο που ενσωματώνει ανάλυση συνθηκών εργασίας, αντιστοίχιση παραμέτρων, επαλήθευση διαδικασίας και οικονομική αξιολόγηση. Μόνο με-προσανατολισμό στα δεδομένα και τη ζήτηση-μπορεί να εντοπιστεί η καταλληλότερη λύση εργαλείων σε περίπλοκες συνθήκες εργασίας, παρέχοντας μια σταθερή εγγύηση για αποτελεσματική λειτουργία και έλεγχο του κόστους.
