Производството и прилагането на PDC (поликристален диамантен композит) фрези за минно инженерство е систематичен инженерен проект, състоящ се от поредица от тясно свързани технологични процеси. Процесът не само обхваща прецизното производство на тялото на режещия инструмент, но също така включва процеса на съвпадение за сглобяване със свредлото и подготвителни стъпки за-използване на място. Контролът на качеството на всеки етап пряко влияе върху производителността-на къртене и експлоатационния живот на фрезата.
Процесът започва със синтеза на поликристалния диамантен слой. Синтетичният диамантен микро-прах с висока-чистота е внимателно подбран и равномерно смесен с метален катализатор (като кобалт, никел или техни сплави) в съответствие със специфично разпределение на размера на частиците. Тази смес се поставя в -предаваща налягане среда като пирофилит и се синтерува за няколко минути до десетки минути при висока температура от приблизително 1400–1600 градуса и високо налягане от 5,5–8 GPa в шест-странна преса или дву-странно пресово устройство. Този процес на синтероване позволява на диамантените частици да се свържат помежду си под действието на катализатора, образувайки непрекъсната три-мрежова структура и създавайки поликристален диамантен слой с висока-твърдост, силно-устойчив на износване. Този процес изисква строг контрол на еднаквостта на полетата на температурата и налягането, за да се избегне необичаен растеж на зърната или дефекти на порьозността.
Следващият етап включва свързване на композитния лист към основата от циментиран карбид. Като субстрат е избрана заготовка от волфрамов-кобалтов циментиран карбид, прецизно-обработена за постигане на необходимата форма и размер. Повърхностно активиране или предварително-обработка на покритие се прилага върху свързващата повърхност, за да се подобри металургичната връзка с диамантения слой. Заготовката на поликристалния диамантен слой и субстратът след това се синтероват отново при висока температура и налягане, за да образуват силна металургична връзка на интерфейса, осигурявайки ефективно прехвърляне на натоварването между слоевете без разслояване. Температурата, налягането и продължителността на тази стъпка трябва да бъдат прецизно зададени въз основа на състава на основата и дебелината на диамантения слой, балансираща сила на свързване и контрол на вътрешното напрежение.
Следва механична обработка и геометрично оформяне. Композитният лист се нарязва, шлифова и полира, за да се получи прецизна геометрична форма (обикновено кръгла, но може да бъде направена и в конусовидна, с -форма на брадва или други неправилни форми, ако е необходимо), плоска повърхност за свързване и зададена височина на режещия ръб. По време на машинната обработка се използват свръхтвърди инструменти като диамантени дискове, за да се избегне вторично увреждане на повърхността и да се гарантира, че допустимите отклонения на размерите и грапавостта на повърхността отговарят на проектните изисквания.
Накрая започва проверката на качеството и сортирането. Зърнестата структура на диамантения слой и интерфейсното свързване бяха наблюдавани с помощта на оптични и сканиращи електронни микроскопи. Свойствата на повърхността бяха оценени с помощта на тестер за твърдост и машина за изпитване на абразия. Бяха направени прецизни измервания на геометричните размери, височината на режещия ръб и допустимите отклонения на формата и позицията. Готовите продукти с пукнатини, начупени ръбове или лошо свързване бяха изхвърлени, за да се гарантира надеждността на инсталираната машина.
Следва сглобяването и поставянето на свредлото. Въз основа на специфичните работни условия на минния проект (твърдост на руда, диаметър на отвора, дълбочина на отвора, метод на пробиване), бяха избрани подходящи спецификации и количества PDC фрези и подредени в радиален или спирален ред върху короната на свредлото. Разстоянието и консистенцията на режещия ръб бяха контролирани, за да се осигури равномерно покритие на траекторията на рязане и баланс на натоварването. По време на монтажа беше от съществено значение да се осигури здрава връзка между фрезата и тялото на свредлото, за да се предотврати изместване или отделяне по време на високо-въртене.
И накрая, отстраняването на грешки и записването бяха извършени преди прилагането на място. След монтажа трябва да се извършат-тестове без натоварване и пробно пробиване с-ниска скорост, за да се потвърди, че условията на рязане и нивото на вибрации са нормални. Трябва да се съхраняват записи за параметри като партида фрези, модел на свредлото, приложим тип скала и препоръчано налягане при пробиване и скорост на въртене за-справка от операторите на място. Ефективността на рязане и износването трябва да се наблюдават редовно по време на строителството, за да се оптимизира последващият избор и поддръжка.
Производственият процес на PDC фрези за минно инженерство е пълна технологична верига от синтеза на свръхтвърди материали до производството на използваеми инструменти на-мястото. Прецизният контрол и осигуряването на качеството на всеки етап са предпоставка за решаващата му роля при ефективно и стабилно разбиване на скали в мините.
