A fabricação e aplicação de fresas PDC (Composto de Diamante Policristalino) para engenharia de mineração é um projeto de engenharia sistemático que consiste em uma série de processos tecnológicos intimamente interligados. O processo não abrange apenas a fabricação precisa do corpo da fresa, mas também inclui o processo de correspondência para montagem com a broca e etapas de preparação para uso-no local. O controle de qualidade em cada estágio afeta diretamente o desempenho-de ruptura e a vida útil do cortador.
O processo começa com a síntese da camada de diamante policristalino. O micropó de diamante-sintético de alta pureza-é cuidadosamente selecionado e misturado uniformemente com um catalisador metálico (como cobalto, níquel ou suas ligas) de acordo com uma distribuição específica de tamanho de partícula. Essa mistura é colocada em um meio de transmissão de pressão, como a pirofilita, e sinterizada por vários minutos a dezenas de minutos a uma alta temperatura de aproximadamente 1.400 a 1.600 graus e uma alta pressão de 5,5 a 8 GPa em uma prensa de seis-lados ou em um dispositivo de prensa-de dois lados. Esse processo de sinterização permite que as partículas de diamante se interconectem sob a ação do catalisador, formando uma estrutura de rede tri-dimensional contínua e criando uma camada de diamante policristalino de alta-dureza e altamente resistente ao desgaste-. Este processo requer um controle rigoroso da uniformidade dos campos de temperatura e pressão para evitar crescimento anormal de grãos ou defeitos de porosidade.
A próxima etapa envolve a colagem da folha composta ao substrato de metal duro. Uma peça bruta de metal duro-de tungstênio e cobalto é selecionada como substrato, usinada com precisão-para atingir o formato e o tamanho necessários. A ativação de superfície ou tratamento de pré{4}}revestimento é aplicado à superfície de ligação para melhorar a ligação metalúrgica com a camada de diamante. A camada de diamante policristalino e o substrato são então sinterizados novamente sob alta temperatura e pressão para formar uma ligação metalúrgica forte na interface, garantindo uma transferência de carga eficaz entre as camadas sem delaminação. A temperatura, a pressão e a duração desta etapa devem ser definidas com precisão com base na composição do substrato e na espessura da camada de diamante, equilibrando a resistência de ligação e o controle de tensão interna.
Em seguida vem a usinagem e a modelagem geométrica. A folha composta é cortada, retificada e polida para obter uma forma geométrica precisa (geralmente circular, mas também pode ser transformada em cônica, em formato de machado-ou outras formas irregulares conforme necessário), uma superfície de ligação plana e uma altura de aresta de corte definida. Durante a usinagem, ferramentas superduras, como discos diamantados, são usadas para evitar danos secundários à superfície e para garantir que as tolerâncias dimensionais e a rugosidade da superfície atendam aos requisitos do projeto.
Finalmente, começa a inspeção de qualidade e a classificação. A estrutura do grão da camada de diamante e a ligação da interface foram observadas utilizando microscópios ópticos e eletrônicos de varredura. As propriedades da superfície foram avaliadas usando um testador de dureza e uma máquina de teste de abrasão. Foram feitas medições precisas de dimensões geométricas, altura da aresta de corte e tolerâncias de forma e posição. Produtos acabados com rachaduras, bordas lascadas ou má aderência foram descartados para garantir a confiabilidade da máquina instalada.
Em seguida veio a montagem e colocação da broca. Com base nas condições específicas de trabalho do projeto de mineração (dureza do minério, diâmetro do furo, profundidade do furo, método de perfuração), especificações e quantidades apropriadas de fresas PDC foram selecionadas e dispostas em um arranjo radial ou espiral na coroa da broca. O espaçamento e a consistência da aresta de corte foram controlados para garantir cobertura uniforme da trajetória de corte e equilíbrio de carga. Durante a montagem, foi essencial garantir uma ligação firme entre a fresa e o corpo da broca para evitar deslocamento ou desprendimento durante rotação em alta-velocidade.
Finalmente, a depuração e a gravação foram realizadas antes da aplicação em campo. Após a instalação, testes sem{1}}carga e perfuração experimental em baixa-velocidade devem ser realizados para confirmar se a condição de corte e o nível de vibração estão normais. Devem ser mantidos registros de parâmetros como lote de cortador, modelo de broca, tipo de rocha aplicável e pressão de perfuração e velocidade de rotação recomendadas para referência-dos operadores no local. O desempenho de corte e o desgaste devem ser monitorados regularmente durante a construção para otimizar a seleção e manutenção subsequentes.
O processo de fabricação de fresas PDC para engenharia de mineração é uma cadeia tecnológica completa, desde a síntese de materiais superduros até a produção de ferramentas utilizáveis no-local. O controle preciso e a garantia de qualidade em cada etapa são pré-requisitos para o seu papel crucial na quebra eficiente e estável de rochas nas minas.
