Une pointe d'usinage de précision et une fraise cylindrique montée sur une lame de trépan peuvent toutes deux utiliser du diamant polycristallin, mais leurs arêtes de coupe, leurs structures de support et leurs charges diffèrent. Comprendre les applications du diamant polycristallin pcd commence par la distinction entre un matériau et un élément de coupe : le PCD est constitué de nombreux grains de diamant liés, tandis qu'un PDC combine généralement une couche de travail en PCD avec un substrat en carbure cémenté. Le même nom de matériau ne signifie pas la même conception d'outil.

La coupe de précision dépend du fonctionnement de l'arête

Les outils d'usinage en PCD sont couramment utilisés pour les métaux non ferreux et les matériaux non métalliques, y compris certains composites abrasifs. Lorsqu'une pièce use continuellement l'arête de coupe, le diamant polycristallin peut aider à maintenir cette arête. Le PCD à grains fins est souvent adapté aux arêtes de coupe fines et à un meilleur état de surface, bien que la résistance à l'usure et la résistance à l'écaillage doivent encore être équilibrées.

Le diamant monocristallin a également sa place dans l'usinage ultra-précis qui nécessite une arête de coupe continue sans joints de grains. L'accent est mis ici sur l'arête et la surface qu'elle produit. Un foret cylindrique PDC a des fonctions de support supplémentaires et de coupe de roche. Les plaquettes d'usinage et les forets diffèrent par leur géométrie, la conception de la couche de travail, le substrat et les conditions de charge.

La pièce fixe une autre limite. Le diamant est sensible à l'usure chimique lors de la coupe continue à haute température du fer, de l'acier et de certains matériaux contenant du fer, du nickel ou du cobalt. Cette limitation d'usinage ne doit pas être directement reportée comme une règle excluant certaines formations rocheuses.

Le forage repose sur la couche de travail et le substrat ensemble

Dans les outils rotatifs pour puits de pétrole et de gaz, puits d'eau, puits géothermiques et exploration géologique, le PCD coupe généralement la roche en tant que couche de travail d'un élément de coupe PDC. Lorsque le trépan tourne, l'élément de coupe enlève la roche par grattage et cisaillement. Le substrat en carbure cémenté supporte la couche de travail et fournit une interface pour la fixation au corps de l'outil. La liaison entre les deux transfère les charges, mais elle peut également être affectée par les contraintes thermiques et le délaminage.

Le quartz et d'autres minéraux durs peuvent augmenter l'usure abrasive, tandis que les intercalaires et les fractures peuvent augmenter la charge d'impact. Les conditions très abrasives avec un impact contrôlé sont plus susceptibles de bénéficier de la capacité de rétention d'arête du PCD. Lorsque l'impact domine, une dureté plus élevée ou une couche de travail plus épaisse n'augmente pas nécessairement la durée de vie ; la forme de l'élément de coupe et le support affectent également l'adéquation.

Les éléments de coupe pour puits d'eau et géothermiques illustrent cette distinction. Dans les conceptions de produits pertinentes, les éléments de coupe à face plate conviennent aux roches tendres et aux formations générales, tandis que les éléments de coupe à micro-arc destinés au granit dur et au quartzite offrent une résistance correspondante à l'écaillage. Cette relation est spécifique au produit et aux conditions d'exploitation, plutôt qu'un classement universel de tous les éléments de coupe à micro-arc et à face plate.

Le forage géothermique peut combiner des températures élevées avec de la roche dure abrasive. Le lessivage du cobalt de la zone de travail peut améliorer la stabilité thermique, mais la résistance aux chocs et le support doivent encore être pris en compte. Le refroidissement et le nettoyage éliminent la chaleur et les déblais. Lorsqu'ils sont insuffisants, le recoupage et l'accumulation de chaleur affectent les performances. Les matériaux thermiquement stables et un refroidissement efficace abordent différentes parties du problème.

La coupe de pierre fait du montage une partie de la sélection

Des éléments de coupe PDC carrés ou étagés peuvent être utilisés pour le granit et le marbre. Les éléments carrés peuvent être utilisés sur des scies à chaîne, tandis que les éléments étagés conviennent aux équipements de coupe de pierre avec fixation par boulons, facilitant le remplacement après usure. Les éléments PDC peuvent également être utilisés dans l'entretien routier et le fraisage de chaussée.

Le diamant polycristallin offre toujours une résistance à la coupe et à l'usure dans ces applications, mais la forme de l'élément, la fixation et les charges peuvent différer de celles des éléments de coupe de forage. Les spécifications pour la coupe de pierre ou les équipements routiers ne doivent pas être utilisées directement à la place des spécifications PDC de forage.

Pour les outils de forage, un élément de coupe candidat doit également correspondre à sa position de coupe principale, de secours ou de jauge. Un changement de position nécessite une nouvelle évaluation de l'angle de montage, de l'exposition et des charges. La validation doit rapprocher autant que possible la pièce ou la formation, la vitesse, la charge, le refroidissement et le montage des conditions cibles pour déterminer si la conception complète de l'élément de coupe est adaptée.