การผลิตและการประยุกต์ใช้เครื่องตัด PDC (Polycrystalline Diamond Composite) สำหรับวิศวกรรมเหมืองแร่เป็นโครงการวิศวกรรมที่เป็นระบบซึ่งประกอบด้วยชุดของกระบวนการทางเทคโนโลยีที่เชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ครอบคลุมการผลิตตัวเครื่องตัดอย่างแม่นยำ แต่ยังรวมถึงกระบวนการจับคู่สำหรับการประกอบด้วยดอกสว่านและขั้นตอนการเตรียมการ-ใช้งานที่ไซต์งานด้วย การควบคุมคุณภาพในแต่ละขั้นตอนส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการแตกหักและอายุการใช้งานของเครื่องตัด-
กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการสังเคราะห์ชั้นเพชรโพลีคริสตัลไลน์ ผงไมโครเพชรสังเคราะห์ที่มีความบริสุทธิ์สูง-ถูกเลือกอย่างระมัดระวังและผสมกับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ (เช่น โคบอลต์ นิกเกิล หรือโลหะผสมของพวกมัน) อย่างสม่ำเสมอตามการกระจายขนาดอนุภาคเฉพาะ ของผสมนี้วางอยู่ในตัวกลางส่งผ่านความดัน- เช่น ไพโรฟิลไลต์ และเผาผนึกเป็นเวลาหลายนาทีถึงสิบนาทีที่อุณหภูมิสูงประมาณ 1,400–1,600 องศา และความดันสูง 5.5–8 GPa ในเครื่องอัดหก-หรืออุปกรณ์กดสองหน้า กระบวนการเผาผนึกนี้ช่วยให้อนุภาคเพชรเชื่อมต่อกันภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้เกิดโครงสร้างเครือข่ายสามมิติที่ต่อเนื่องกัน- และสร้างชั้นเพชรโพลีคริสตัลไลน์ที่มีความแข็งสูง-และทนทานต่อการสึกหรอสูง- กระบวนการนี้จำเป็นต้องมีการควบคุมความสม่ำเสมอของอุณหภูมิและความดันอย่างเข้มงวด เพื่อหลีกเลี่ยงการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชที่ผิดปกติหรือข้อบกพร่องของรูพรุน
ขั้นตอนต่อไปเกี่ยวข้องกับการเชื่อมแผ่นคอมโพสิตเข้ากับซับสเตรตคาร์ไบด์ซีเมนต์ ทังสเตน-แบลงค์ซีเมนต์คาร์ไบด์โคบอลต์ถูกเลือกเป็นวัสดุตั้งต้น และผ่านเครื่องจักรอย่างแม่นยำ-เพื่อให้ได้รูปทรงและขนาดที่ต้องการ การกระตุ้นพื้นผิวหรือการชุบล่วงหน้า-จะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวการติดเพื่อเพิ่มพันธะทางโลหะวิทยากับชั้นเพชร ชั้นเพชรโพลีคริสตัลไลน์ว่างเปล่าและซับสเตรตจะถูกเผาอีกครั้งภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเพื่อสร้างพันธะทางโลหะวิทยาที่แข็งแกร่งที่ส่วนต่อประสาน ทำให้มั่นใจได้ถึงการถ่ายโอนโหลดที่มีประสิทธิภาพระหว่างชั้นโดยไม่มีการแยกชั้น ต้องตั้งค่าอุณหภูมิ ความดัน และระยะเวลาของขั้นตอนนี้อย่างแม่นยำโดยพิจารณาจากองค์ประกอบของซับสเตรตและความหนาของชั้นเพชร ความแข็งแรงในการยึดเกาะที่สมดุล และการควบคุมความเค้นภายใน
ถัดมาคือการตัดเฉือนและการสร้างรูปทรงเรขาคณิต แผ่นคอมโพสิตถูกตัด บด และขัดเงาเพื่อให้ได้รูปทรงเรขาคณิตที่แม่นยำ (โดยทั่วไปจะเป็นทรงกลม แต่ยังสามารถทำเป็นรูปกรวย รูปทรงขวาน- หรือรูปทรงที่ผิดปกติอื่นๆ ได้ตามต้องการ) พื้นผิวการยึดติดที่เรียบ และความสูงของคมตัดที่กำหนดไว้ ในระหว่างการตัดเฉือน เครื่องมือที่มีความแข็งเป็นพิเศษ เช่น ล้อเพชร จะถูกนำมาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายรองต่อพื้นผิว และเพื่อให้แน่ใจว่าพิกัดความเผื่อของขนาดและความขรุขระของพื้นผิวเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ
ในที่สุด การตรวจสอบคุณภาพและการคัดแยกก็เริ่มต้นขึ้น โครงสร้างเกรนของชั้นเพชรและพันธะส่วนต่อประสานถูกสังเกตโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบออปติกและแบบสแกน ประเมินคุณสมบัติพื้นผิวโดยใช้เครื่องทดสอบความแข็งและเครื่องทดสอบการขัดถู มีการวัดที่แม่นยำในมิติทางเรขาคณิต ความสูงของคมตัด และพิกัดความเผื่อของรูปแบบและตำแหน่ง ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่มีรอยแตกร้าว ขอบบิ่น หรือการยึดเกาะที่ไม่ดีจะถูกละทิ้งเพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของเครื่องจักรที่ติดตั้ง
ถัดมาเป็นการประกอบและการวางดอกสว่าน ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานเฉพาะของโครงการขุด (ความแข็งของแร่ เส้นผ่านศูนย์กลางรู ความลึกของรู วิธีการเจาะ) มีการเลือกข้อกำหนดและปริมาณที่เหมาะสมของหัวกัด PDC และจัดเรียงในแนวรัศมีหรือเกลียวบนเม็ดมะยมของดอกสว่าน มีการควบคุมระยะห่างและความสม่ำเสมอของคมตัดเพื่อให้แน่ใจว่าวิถีการตัดสม่ำเสมอและความสมดุลของโหลด ในระหว่างการประกอบ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องแน่ใจว่ามีการยึดเหนี่ยวอย่างแน่นหนาระหว่างหัวกัดและตัวดอกสว่าน เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวหรือการหลุดออกระหว่างการหมุน-ด้วยความเร็วสูง
สุดท้าย ดำเนินการแก้ไขและบันทึกก่อนการใช้งานภาคสนาม หลังการติดตั้ง ไม่ควร-ทดสอบโหลดและเจาะทดลองความเร็วต่ำ-เพื่อยืนยันว่าสภาพการตัดและระดับการสั่นสะเทือนเป็นปกติ ควรเก็บบันทึกพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ชุดเครื่องตัด แบบจำลองดอกสว่าน ประเภทของหินที่เกี่ยวข้อง และแรงดันการเจาะและความเร็วในการหมุนที่แนะนำสำหรับ-การอ้างอิงของผู้ปฏิบัติงานในพื้นที่ ควรตรวจสอบประสิทธิภาพการตัดและการสึกหรออย่างสม่ำเสมอในระหว่างการก่อสร้าง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกและการบำรุงรักษาในภายหลัง
กระบวนการผลิตเครื่องตัด PDC สำหรับวิศวกรรมเหมืองแร่เป็นห่วงโซ่เทคโนโลยีที่สมบูรณ์ตั้งแต่การสังเคราะห์วัสดุที่มีความแข็งเป็นพิเศษไปจนถึงการผลิตเครื่องมือที่ใช้งานได้บน-ไซต์งาน การควบคุมที่แม่นยำและการประกันคุณภาพในแต่ละขั้นตอนเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับบทบาทที่สำคัญในการทำลายหินที่มีประสิทธิภาพและมั่นคงในเหมือง
