PDC (Polycrystalline Diamond Composite) alati, sa svojom visokom tvrdoćom vanjskog dijamantnog sloja i dobrom žilavošću donjeg sloja cementnog karbida, pokazuju značajne prednosti u bušenju nafte, geološkim istraživanjima i strojnoj obradi materijala -otpornih na habanje. Međutim, ostvarenje ovih prednosti izvedbe uvelike ovisi o znanstvenoj logici odabira-samo dubokom integracijom karakteristika radnih uvjeta, parametara materijala i ciljeva primjene može se postići učinkovita, stabilna i ekonomična uporaba.
Primarna osnova za odabir PDC alata je precizna analiza karakteristika radnih uvjeta. Osnovni zahtjevi za alate za rezanje značajno se razlikuju u različitim scenarijima primjene: kod bušenja nafte ključna razmatranja uključuju tvrdoću stijene (npr. srednje-meke karakteristike pješčenjaka i vapnenca u odnosu na srednje-tvrde karakteristike granita), abrazivnost (veći sadržaj kvarca rezultira većom abrazivnošću) i indeks mogućnosti bušenja, dok se također obraća pozornost na temperaturu u bušotini, tlak i udarna opterećenja (npr. povremena utjecaji slojeva šljunka); u operacijama vađenja jezgre za geološka istraživanja, uz uvjete formacije, mora se uzeti u obzir cjelovitost uzorka jezgre i kontrola poremećaja jezgre reznim zupcima; u obradi materijala koji su -otporni-na habanje (npr. legure aluminija s visokim-silicijem i kompoziti od karbonskih vlakana), fokus mora biti na toplinskoj vodljivosti materijala, sklonosti kaljenju i termomehaničkom opterećenju u zoni rezanja. Uspostava modela radnih uvjeta na temelju geoloških podataka, povijesnih zapisa o radu ili testova strojne obrade temelj je za kasniji odabir alata.
Usklađivanje strukturnih parametara alata ključan je korak u procesu odabira. Veličinu dijamantnog zrna površinskog sloja polikristalnog dijamanta potrebno je prilagoditi prema abrazivnosti formacije: fino{1}}zrnati dijamantni slojevi (npr. 1-5μm) prikladni su za visoko abrazivne formacije ili scenarije strojne obrade sklone lijepljenju alata zbog svojih gustih granica zrna i izvrsne otpornosti na trošenje; krupno{12}}slojevi dijamanta (npr. 10-25μm) prikladniji su za radne uvjete koji sadrže tvrde čestice ili povremene udarce zbog svoje velike međuzrnate površine vezivanja i jače otpornosti na udarce. Vrsta vezne faze izravno utječe na toplinsku stabilnost: konvencionalne metalne vezne faze (npr. na bazi-kobalta) niske su cijene, ali lako kataliziraju grafitizaciju na visokim temperaturama, što ih čini prikladnima za scenarije niske-temperature, niskog-opterećenja; faze niske-katalize ili ne-metalne faze vezivanja (npr. silicidi, karbidi), iako su skuplje, mogu povisiti temperaturu toplinske razgradnje na preko 700 stupnjeva, što ih čini ključnim za bušenje dubokih bušotina na visokim-temperaturama ili brzu strojnu obradu. Sadržaj kobalta u osnovnoj matrici od cementnog karbida treba uravnotežiti žilavost i tvrdoću: visok sadržaj kobalta (npr. 15%-20%) rezultira izvrsnom žilavošću matrice, sposobnom izdržati snažne udarce; nizak sadržaj kobalta (npr. 6%-10%) rezultira visokom tvrdoćom matrice, pogodnom za otpornost na habanje pod stabilnim opterećenjima. Nadalje, oblik krune reznih zuba (npr. ravni vrh, zaobljeni vrh), nagibni kut i konstrukcija slobodnog kuta utječu na putanju rezanja i učinkovitost uklanjanja strugotine, zahtijevajući optimizaciju na temelju mehanizama za razbijanje stijena ili rezanja.
Proces proizvodnje i stabilnost kvalitete su implicitna, ali presudna razmatranja. Visoko{1}}kvalitetni PDC alati zahtijevaju rigorozan proces sinteriranja na visokoj-temperaturi i visokom{3}}tlaku (HPHT) kako bi se osigurala čvrstoća metalurške veze između dijamantnog sloja i matrice, izbjegavajući rizik od delaminacije međusloja; čistoća (veća ili jednaka 99,9%) i jednolikost raspodjele veličine čestica (raspon manji ili jednak 2 μm) dijamantnog praha izravno utječu na postojanost otpornosti alata na habanje; jednolikost raspodjele vezne faze (bez lokalnog obogaćivanja ili nedostatka) određuje pouzdanost toplinske stabilnosti i otpornosti na zamor od udarca. Odabir dobavljača sa sveobuhvatnim sustavom kontrole kvalitete (kao što je ultrazvučno ispitivanje, metalografska analiza i termogravimetrijska analiza) može od samog početka smanjiti rizik od ranog kvara zbog grešaka u proizvodnji.
Ekonomija i ukupni troškovi životnog ciklusa moraju biti uključeni u sveobuhvatnu procjenu. Iako visoko-PDC alati imaju višu početnu cijenu nabave, njihov dug životni vijek (3-5 puta duži od konvencionalnih alata) i visoka radna učinkovitost (30%-50% veća mehanička brzina bušenja) mogu značajno smanjiti ukupni trošak po jedinici snimljenog materijala ili po jedinici strojne obrade. Ključno je izbjeći žrtvovanje ključne izvedbe radi niske cijene; potrebno je provesti izračun cijelog životnog ciklusa "početnog troška + učestalosti zamjene + gubitaka u zastoju" kako bi se odabralo najisplativije rješenje.
Ukratko, odabir PDC alata je sustavan projekt koji integrira analizu radnih uvjeta, usklađivanje parametara, verifikaciju procesa i ekonomsku procjenu. Samo pomoću-podataka i potražnje-može se identificirati najprikladnije rješenje alata u složenim radnim uvjetima, pružajući čvrsto jamstvo za učinkovit rad i kontrolu troškova.
