Nástroje PDC (Polycrystalline Diamond Composite) s vysokou tvrdostí vnější diamantové vrstvy a dobrou houževnatostí podkladové vrstvy slinutého karbidu vykazují významné výhody při vrtání ropy, geologickém průzkumu a obrábění materiálů vysoce odolných proti opotřebení-. Uskutečnění těchto výkonnostních výhod však do značné míry závisí na vědecké logice výběru -pouze důkladnou integrací charakteristik pracovních podmínek, parametrů materiálu a aplikačních cílů lze dosáhnout efektivního, stabilního a ekonomického použití.
Primárním základem pro výběr nástrojů PDC je přesná analýza charakteristik pracovních podmínek. Základní požadavky na řezné nástroje se v různých aplikačních scénářích výrazně liší: Při vrtání ropy je třeba vzít v úvahu tvrdost horniny (např. středně-měkké vlastnosti pískovce a vápence oproti středně tvrdým charakteristikám žuly), abrazivitu (vyšší obsah křemene vede k větší abrazivitě) a index vrtatelnosti, přičemž je třeba věnovat pozornost i nárazovému zatížení a vrtání v důsledku rázové teploty, tlaku ve vrtech; při geologických průzkumných operacích těžby jader je třeba kromě podmínek tvorby zvážit i integritu vzorku jádra a kontrolu narušení jádra řeznými zuby; při obrábění materiálů vysoce odolných proti-otěru- (např. vysoce-křemíkových hliníkových slitin a kompozitů s uhlíkovými vlákny) je třeba se zaměřit na tepelnou vodivost materiálu, sklon k mechanickému zpevňování a termomechanické zatížení v zóně řezání. Základem pro následný výběr nástroje je vytvoření modelu pracovních podmínek na základě geologických dat, historických provozních záznamů nebo testů obrábění.
Shoda se strukturálními parametry nástroje je zásadním krokem v procesu výběru. Velikost diamantového zrna povrchové polykrystalické diamantové vrstvy je třeba upravit podle abrazivity útvaru: jemnozrnné diamantové vrstvy (např. 1-5μm) jsou vhodné pro vysoce abrazivní útvary nebo scénáře obrábění náchylné k lepení nástroje díky jejich hustým hranicím zrn a vynikající odolnosti proti opotřebení; hrubozrnné diamantové vrstvy (např. 10-25μm) jsou vhodnější pro pracovní podmínky obsahující tvrdé částice nebo občasné nárazy díky jejich velké ploše mezikrystalového spojení a silnější odolnosti proti nárazu. Typ spojovací fáze přímo ovlivňuje tepelnou stabilitu: konvenční kovové spojovací fáze (např. na bázi kobaltu{14}}) jsou levné, ale snadno katalyzují grafitizaci při vysokých teplotách, takže jsou vhodné pro scénáře nízké-teploty a nízké-zátěže; fáze s nízkou -katalýzou nebo ne-kovové spojování (např. silicidy, karbidy), i když jsou dražší, mohou zvýšit teplotu tepelného rozkladu na více než 700 stupňů, což je činí nezbytnými pro vrtání hlubokých vrtů při vysokých-teplotách nebo vysokorychlostní obrábění. Obsah kobaltu v základní matrici slinutého karbidu musí vyvažovat houževnatost a tvrdost: vysoký obsah kobaltu (např. 15 %-20 %) má za následek vynikající houževnatost matrice, která je schopná odolat silným nárazům; nízký obsah kobaltu (např. 6%-10%) má za následek vysokou tvrdost matrice, vhodnou pro odolnost proti opotřebení při stabilním zatížení. Kromě toho tvar koruny řezných zubů (např. plochý vrchol, zaoblený vrchol), úhel čela a návrh úhlu hřbetu ovlivňují dráhu řezu a účinnost odstraňování třísek, což vyžaduje optimalizaci založenou na mechanismech lámání hornin nebo řezání.
Výrobní proces a stabilita kvality jsou implicitní, ale zásadní faktory. Vysoce-kvalitní PDC nástroje vyžadují přísný vysoko-teplotní a vysokotlaký-slinovací proces (HPHT), aby byla zajištěna pevnost metalurgického spojení mezi diamantovou vrstvou a matricí, čímž se zabrání riziku delaminace mezivrstvy; čistota (Větší nebo rovna 99,9 %) a rovnoměrnost distribuce velikosti částic (rozpětí menší nebo rovné 2 μm) diamantového prášku přímo ovlivňují konzistenci odolnosti nástroje proti opotřebení; rovnoměrnost distribuce vazebné fáze (žádné místní obohacení nebo nedostatek) určuje spolehlivost tepelné stability a odolnosti proti rázové únavě. Výběr dodavatele s komplexním systémem kontroly kvality (jako je ultrazvukové testování, metalografická analýza a termogravimetrická analýza) může již od počátku snížit riziko předčasného selhání způsobeného výrobními vadami.
Ekonomika a celkové náklady životního cyklu musí být zahrnuty do komplexního hodnocení. Přestože vysoce-výkonné nástroje PDC mají vyšší počáteční pořizovací náklady, jejich dlouhá životnost (3-5krát delší než u běžných nástrojů) a vysoká provozní účinnost (o 30 % až 50 % vyšší rychlost mechanického vrtání) mohou výrazně snížit celkové náklady na jednotku záběru nebo na jednotku obrábění. Je důležité vyhnout se obětování klíčového výkonu kvůli nízké ceně; měl by být proveden výpočet celého životního cyklu „počáteční náklady + četnost výměny + ztráty z prostojů“, aby se vybralo nákladově nejefektivnější řešení.
Stručně řečeno, výběr nástrojů PDC je systematický projekt integrující analýzu pracovních podmínek, párování parametrů, ověřování procesů a ekonomické hodnocení. Pouze díky orientaci na data-a poptávku- lze ve složitých pracovních podmínkách určit nejvhodnější nástrojové řešení, které poskytuje solidní záruku efektivního provozu a kontroly nákladů.
