เครื่องมือ PDC (Polycrystalline Diamond Composite) ที่มีความแข็งสูงของชั้นเพชรด้านนอกและความเหนียวที่ดีของชั้นซีเมนต์คาร์ไบด์ที่อยู่ด้านล่าง แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญในการขุดเจาะน้ำมัน การสำรวจทางธรณีวิทยา และการตัดเฉือนวัสดุที่ทนทานต่อการสึกหรอ-สูง อย่างไรก็ตาม การตระหนักถึงข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพเหล่านี้อย่างมากนั้นขึ้นอยู่กับตรรกะการคัดเลือกทางวิทยาศาสตร์-โดยการบูรณาการคุณลักษณะสภาพการทำงาน พารามิเตอร์ของวัสดุ และวัตถุประสงค์การใช้งานอย่างลึกซึ้งเท่านั้นจึงจะสามารถบรรลุการใช้งานที่มีประสิทธิภาพ มีเสถียรภาพ และประหยัดได้
พื้นฐานหลักในการเลือกเครื่องมือ PDC คือการวิเคราะห์คุณลักษณะสภาพการทำงานอย่างแม่นยำ ข้อกำหนดหลักสำหรับเครื่องมือตัดจะแตกต่างกันไปอย่างมีนัยสำคัญตามสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน: ในการขุดเจาะน้ำมัน ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ ได้แก่ ความแข็งของหิน (เช่น ลักษณะอ่อนของหินทรายและหินปูนที่เป็นสื่อ- เทียบกับตัวกลาง- คุณลักษณะแข็งของหินแกรนิต) การเสียดสี (ปริมาณควอตซ์ที่สูงขึ้นส่งผลให้มีการกัดกร่อนมากขึ้น) และดัชนีความสามารถในการเจาะ ขณะเดียวกันก็ให้ความสนใจกับอุณหภูมิในหลุมเจาะ ความดัน และแรงกระแทก (เช่น การกระแทกเป็นระยะ ๆ จากชั้นกรวด) ในการดำเนินการเจาะสำรวจทางธรณีวิทยา นอกเหนือจากเงื่อนไขการก่อตัวแล้ว ต้องพิจารณาความสมบูรณ์ของตัวอย่างแกนกลางและการควบคุมการรบกวนแกนกลางด้วยฟันตัด ในการตัดเฉือนวัสดุที่ทนทานต่อการสึกหรอ-สูง- (เช่น ซิลิกอนอะลูมิเนียมอัลลอยด์และคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์สูง) ต้องมุ่งเน้นที่การนำความร้อนของวัสดุ แนวโน้มในการแข็งตัวของงาน และภาระทางความร้อนเชิงกลในบริเวณการตัด การสร้างแบบจำลองสภาพการทำงานตามข้อมูลทางธรณีวิทยา บันทึกการทำงานในอดีต หรือการทดสอบการตัดเฉือนเป็นรากฐานสำหรับการเลือกเครื่องมือในภายหลัง
การจับคู่พารามิเตอร์โครงสร้างของเครื่องมือเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการคัดเลือก ขนาดเม็ดเพชรของชั้นเพชรโพลีคริสตัลไลน์ที่พื้นผิวจำเป็นต้องได้รับการปรับขนาดตามการเสียดสีของการก่อตัว: ชั้นเพชรเม็ดละเอียด- (เช่น 1-5μm) เหมาะสำหรับรูปแบบที่มีการเสียดสีสูงหรือสถานการณ์การตัดเฉือนที่มีแนวโน้มว่าเครื่องมือจะติดเนื่องจากขอบเขตของเกรนหนาแน่นและความต้านทานการสึกหรอที่ดีเยี่ยม ชั้นเพชรที่มีเกรนหยาบ- (เช่น 10-25μm) เหมาะกว่าสำหรับสภาพการทำงานที่มีอนุภาคแข็งหรือการกระแทกเป็นระยะๆ เนื่องจากมีพื้นที่พันธะตามขอบเกรนขนาดใหญ่และทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีกว่า ประเภทของเฟสการติดมีผลโดยตรงต่อเสถียรภาพทางความร้อน: เฟสการติดโลหะแบบทั่วไป (เช่น โคบอลต์-) มีต้นทุนต่ำ แต่กระตุ้นการสร้างกราฟได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์-อุณหภูมิต่ำ -โหลดต่ำ เฟสการเร่งปฏิกิริยา-หรือที่ไม่ใช่-พันธะโลหะ (เช่น ซิลิไซด์ คาร์ไบด์) ต่ำ แม้ว่าจะมีราคาแพงกว่า แต่ก็สามารถเพิ่มอุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนได้สูงกว่า 700 องศา ทำให้จำเป็นสำหรับการขุดเจาะที่อุณหภูมิสูง-ในบ่อลึกหรือการตัดเฉือนด้วยความเร็วสูง ปริมาณโคบอลต์ของเมทริกซ์ซีเมนต์คาร์ไบด์ที่อยู่ด้านล่างจำเป็นต้องรักษาสมดุลระหว่างความเหนียวและความแข็ง: ปริมาณโคบอลต์สูง (เช่น 15%-20%) ส่งผลให้เกิดความเหนียวเมทริกซ์ที่ดีเยี่ยม สามารถทนต่อแรงกระแทกที่รุนแรงได้ ปริมาณโคบอลต์ต่ำ (เช่น 6%-10%) ส่งผลให้มีความแข็งเมทริกซ์สูง เหมาะสำหรับความต้านทานการสึกหรอภายใต้ภาระที่มั่นคง นอกจากนี้ รูปร่างเม็ดมะยมของฟันตัด (เช่น ด้านบนแบน ด้านบนโค้งมน) มุมคาย และการออกแบบมุมหลบ ส่งผลต่อวิถีการตัดและประสิทธิภาพในการขจัดเศษ โดยต้องมีการปรับให้เหมาะสมตามกลไกการทำลายหินหรือการตัด
กระบวนการผลิตและเสถียรภาพด้านคุณภาพถือเป็นการพิจารณาโดยนัยแต่มีความสำคัญ เครื่องมือ PDC คุณภาพสูง-ต้องใช้กระบวนการเผาผนึกที่มีอุณหภูมิสูง-ความดันสูง-อย่างเข้มงวด (HPHT) เพื่อให้มั่นใจถึงความแข็งแรงในการยึดเกาะทางโลหะวิทยาระหว่างชั้นเพชรและเมทริกซ์ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงที่จะเกิดการหลุดล่อนระหว่างชั้น ความบริสุทธิ์ (มากกว่าหรือเท่ากับ 99.9%) และความสม่ำเสมอในการกระจายขนาดอนุภาค (ช่วงน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2μm) ของผงเพชรส่งผลโดยตรงต่อความสม่ำเสมอในการต้านทานการสึกหรอของเครื่องมือ ความสม่ำเสมอของการกระจายเฟสการติด (ไม่มีการเพิ่มหรือขาดเฉพาะจุด) จะกำหนดความน่าเชื่อถือของเสถียรภาพทางความร้อนและความต้านทานต่อความล้าจากแรงกระแทก การเลือกซัพพลายเออร์ที่มีระบบการตรวจสอบคุณภาพที่ครอบคลุม (เช่น การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยา และการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักของวัสดุทางความร้อน) สามารถลดความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ เนื่องจากข้อบกพร่องในการผลิตตั้งแต่เริ่มแรก
ต้นทุนด้านเศรษฐศาสตร์และวงจรชีวิตทั้งหมดจะต้องรวมอยู่ในการประเมินที่ครอบคลุม แม้ว่าเครื่องมือ PDC ประสิทธิภาพสูง-จะมีต้นทุนการซื้อเริ่มแรกสูงกว่า แต่อายุการใช้งานที่ยาวนาน (3-5 เท่าของเครื่องมือทั่วไป) และประสิทธิภาพการทำงานที่สูง (ความเร็วในการเจาะเชิงกลสูงกว่า 30%-50%) สามารถลดต้นทุนโดยรวมต่อหน่วยฟุตเทจหรือต่อหน่วยการตัดเฉือนได้อย่างมาก จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องหลีกเลี่ยงการเสียสละประสิทธิภาพหลักเพื่อประโยชน์ของราคาที่ต่ำ ควรทำการคำนวณตลอดอายุการใช้งานของ "ต้นทุนเริ่มต้น + ความถี่ในการเปลี่ยน + การสูญเสียเวลาหยุดทำงาน" เพื่อเลือกโซลูชันที่คุ้มค่าที่สุด
โดยสรุป การเลือกเครื่องมือ PDC เป็นโครงการที่เป็นระบบซึ่งรวมการวิเคราะห์สภาพการทำงาน การจับคู่พารามิเตอร์ การตรวจสอบกระบวนการ และการประเมินทางเศรษฐศาสตร์ มีเพียง-การขับเคลื่อนข้อมูลและความต้องการ-เท่านั้นจึงจะสามารถระบุโซลูชันเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดได้ในสภาพการทำงานที่ซับซ้อน โดยให้การรับประกันที่มั่นคงสำหรับการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพและการควบคุมต้นทุน
