¿Qué es un compacto de diamante policristalino (PDC)?

¿Qué es un compacto de diamante policristalino (PDC)?

La resistencia al impacto, la soldabilidad y la adhesión a la matriz de unión metálica de los cuerpos sinterizados con diamante son deficientes. Por lo tanto, la gente ha pensado en materiales compuestos con alta tenacidad y soldabilidad sobre el cuerpo sinterizado de diamante, que forma Poly Crystal Diamond Compact con mejor rendimiento y aplicaciones más amplias.

(Compacto de Diamante Policristalino)

 

Una introducción completa a los compactos de diamante policristalino (PDC)
I. Definición básica y orígenes
1. Nombre completo y abreviatura

• Compacto de Diamante Policristalino (PDC).

 

2. Motivación en I+D
Los bloques de diamante policristalino sinterizado (sin sustrato) adolecen de tres defectos fatales:

• Mala resistencia al impacto: propenso a fracturarse bajo tensión;
• Mala soldabilidad: difícil de soldar sobre brocas o cuerpos de herramientas de corte;
• Baja fuerza de unión con cuerpos de matriz metálica-: propenso a desprenderse y fallar durante el uso.

 

Solución:

Un sustrato de carburo cementado de alta-tenacidad se une a la parte inferior de la capa de diamante sinterizado y se forma como una sola unidad bajo alta temperatura y alta presión. Esto combina la dureza ultra-alta y la capacidad de corte del diamante con la dureza y soldabilidad del carburo cementado, lo que da como resultado el PDC.

 

II. Estructura y parámetros dimensionales
La unidad presenta una estructura compuesta integrada de dos-capas sinterizada bajo presión y temperatura ultra-altas:

 

Capa superior:

Capa de corte de diamante policristalino

• Compuesto de polvo de diamante sintético-de grano fino y una pequeña cantidad de aglutinante especializado, sinterizado en una masa sólida y densa bajo presión y temperatura ultra-altas; espesor estándar:0,5–1,5 mm.
• Características: Libre de los defectos anisotrópicos que se encuentran en el diamante monocristalino; la dureza y la resistencia al desgaste son uniformes en todas las direcciones; Ofrece una excepcional resistencia al desgaste y capacidad de corte.

 

Capa inferior:

Sustrato de carburo cementado (capa base)

• Material: carburo cementado de tungsteno-cobalto; espesor: 1–10 mm; unido metalúrgicamente a la capa de diamante para formar un todo integrado.
• Función: Proporciona alta tenacidad y resistencia al impacto; facilita la fijación a cuerpos de herramientas de acero o brocas mediante láser o soldadura de alta-frecuencia; y es perfectamente adecuado para el moldeado de compuestos con varios cuerpos de matriz metálica-.

 

III. Ventajas principales de rendimiento

(En comparación con los compactos de diamante policristalino/cuerpos de diamante sinterizados)
1 Propiedades isotrópicas con alta estabilidad de mecanizado

• A diferencia del diamante monocristalino ordinario-, que presenta importantes variaciones de dureza entre diferentes planos cristalinos-lo que provoca un rápido desgaste localizado-la capa policristalina de PDC presenta granos entrelazados aleatoriamente. Esto garantiza una resistencia al desgaste uniforme y un rendimiento de corte en cualquier dirección, lo que da como resultado patrones de pulido y perforación consistentes.

 

2 Resistencia al impacto significativamente mejorada

• La base de carburo cementado absorbe cargas de impacto, evitando astillas o fracturas al mecanizar barras de refuerzo, roca dura u hormigón, lo que la hace adecuada para aplicaciones de trabajo pesado-de alto-impacto.

 

3 Excelente soldabilidad

• El sustrato de carburo cementado se puede soldar directamente a tubos de acero, cuerpos de herramientas o cabezales de corte sin dañar la superficie del diamante, lo que genera altos rendimientos durante la fabricación de brocas y herramientas de conformado.

 

4 Buena compatibilidad con aglutinantes metálicos

• Se puede incrustar directamente en matrices metálicas durante la sinterización para lograr una unión segura, lo que elimina los problemas de delaminación o desprendimiento de grano-que se encuentran a menudo en los cuerpos de diamante sinterizado puro.

 

5 Combina la ultra-alta resistencia al desgastey dureza del diamante con la dureza del carburo cementado, equilibrando el filo del corte con una larga vida útil.

 

IV. Áreas de aplicación principales
1 Brocas PDC para perforación geológica y de petróleo y gas

• La aplicación principal implica la incorporación de numerosos cortadores compuestos de PDC para perforar granito, formaciones de roca dura y arenisca; Ofrece una resistencia superior al desgaste, tasas de penetración rápidas y una vida útil muy superior a la de los dientes de carburo cementado estándar.

 

2 brocas y segmentos de diamante para hormigón/piedra

• Los cortadores compuestos de PDC están integrados en brocas sacanúcleos y dientes de perforación de ingeniería específicamente para cortar barras de refuerzo, hormigón de alta-resistencia y agregados de granito; Proporciona resistencia al impacto y previene la degradación térmica (quemaduras) de los dientes cortantes.

 

3 herramientas de corte de precisión

• Herramientas de torneado y fresado para mecanizado de precisión de metales no-ferrosos, grafito, cerámica y piedra; ofrece acabados superficiales de alta-calidad sin rebabas y ofrece una vida útil excepcionalmente larga.

 

4 herramientas de diamantado

• Se utiliza para revestir muelas abrasivas y bloques abrasivos de diamante sinterizados; sirve como una alternativa-rentable al diamante monocristalino natural.

 

5 matrices de trefilado y moldes de conformado resistentes al desgaste-

• Aprovecha una resistencia al desgaste ultra-alta para aplicaciones de conformado y trefilado de alambre metálico.

 

 

V. Breve descripción del proceso de fabricación
Utiliza un proceso de sinterización de alta-presión y alta-temperatura (HPHT) con una prensa cúbica:

• Se apilan y sinterizan juntos polvo fino de diamante, un aglutinante y un sustrato de carburo cementado en un solo paso en condiciones que superan los 1.500 grados y presiones de varios gigapascales (GPa). Esto crea una unión metalúrgica en la interfaz, asegurando que las capas no puedan deslaminarse ni separarse. El producto terminado se puede cortar y moler en diversas formas, como discos, segmentos o tiras.

 

VI. Comparación: compactos PDC frente a herramientas de diamante galvanizadas/soldadas/sinterizadas convencionales

1. Herramientas de diamante convencionales: las partículas de diamante se dispersan dentro de una matriz de metal o resina, dependiendo de la matriz para su encapsulación y retención.
2. Compactos PDC: Presentan una capa de diamante policristalino continua formada integralmente. Ofrecen una resistencia al desgaste y una densidad significativamente mayores, lo que los hace adecuados para aplicaciones de trabajo pesado-, alta-dureza y alto-impacto.
3. Diferencia de costo: los compactos PDC tienen un costo unitario más alto y se utilizan principalmente para perforación de ingeniería de alto nivel-, cortes de trabajo pesado- y procesamiento de concreto de carga alta-; Rara vez se utilizan en bloques de pulido de líneas de procesamiento de piedra estándar.