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Diamante sintetico

La grana diamantata è comunemente usata per descrivere minuscoli grani (≈0,00004 pollici) di diamante sintetico utilizzato come materia prima chiave per le frese PDC.In termini di sostanze chimiche e proprietà, il diamante artificiale è identico al diamante naturale.La produzione di graniglia diamantata comporta un processo chimicamente semplice: il carbone ordinario viene riscaldato a pressione e temperatura estremamente elevate.In pratica, tuttavia, realizzare un diamante è tutt'altro che facile.

I singoli cristalli di diamante contenuti nella grana di diamante sono orientati in modo diverso.Questo rende il materiale forte, affilato e, a causa della durezza del diamante contenuto, estremamente resistente all'usura.In effetti, la struttura casuale che si trova nel diamante sintetico legato si comporta meglio al taglio rispetto ai diamanti naturali, perché i diamanti naturali sono cristalli cubici che si fratturano facilmente lungo i loro confini cristallini ordinati.

Tuttavia, la grana diamantata è meno stabile alle alte temperature rispetto al diamante naturale.Poiché il catalizzatore metallico intrappolato nella struttura della graniglia ha un tasso di espansione termica più elevato rispetto al diamante, l'espansione differenziale pone i legami diamante-diamante sotto il taglio e, se i carichi sono sufficientemente elevati, provoca il cedimento.Se i legami falliscono, i diamanti vengono persi rapidamente, quindi il PDC perde la sua durezza e nitidezza e diventa inefficace.Per prevenire tale guasto, le frese PDC devono essere adeguatamente raffreddate durante la perforazione.

Tavoli diamantati

Per produrre un tavolo diamantato, la grana diamantata viene sinterizzata con carburo di tungsteno e legante metallico per formare uno strato ricco di diamante.Hanno una forma simile a un wafer e dovrebbero essere realizzati il ​​più spesso strutturalmente possibile, perché il volume del diamante aumenta la durata dell'usura.Le tavole diamantate di altissima qualità sono da ≈2 a 4 mm e i progressi tecnologici aumenteranno lo spessore delle tavole diamantate.I substrati di carburo di tungsteno sono normalmente alti ≈0,5 pollici e hanno la stessa forma e dimensioni della sezione trasversale del tavolo diamantato.Le due parti, tavola diamantata e supporto, costituiscono una fresa (Fig. 4).

La formazione del PDC in forme utili per le frese comporta il posizionamento della grana diamantata, insieme al suo substrato, in un recipiente a pressione e quindi la sinterizzazione a calore e pressione elevati.

Le taglierine PDC non possono superare temperature di 750°C [1.382°F].Un calore eccessivo produce una rapida usura, perché l'espansione termica differenziale tra legante e diamante tende a rompere i cristalli di grana di diamante intercresciuti nella tavola diamantata.Anche le forze di adesione tra la tavola diamantata e il substrato di carburo di tungsteno sono compromesse dall'espansione termica differenziale.