Bond wear in diamond insert tools

Metallic matrix and diamonds wear have been investigated in core bits after drilling different kind of reinforced concrete. A stereomicroscope and measuring instruments were used to examine the worn surface and segment height wear was measured. Experimental results indicate that the wear and the diamonds state on the working surface for coring are influenced by the kind of concrete chosen, the rebar location and the diamond drilling tool used. Different results were found such as the fact that Flint concrete lowers the specific lifetime of the core bits and it requires longer drilling time compared to Uetliberg concrete. Furthermore, rebar is the most wearing phenomenon but it is necessary to help the re-sharpening of the tool. Consequently, the cutting time of the tool depends on the concrete and rebar length drilled. At the end of this first experimental work, a complete classification of the microscopic phenomema visible on the surface of the core bits has been made. The last part of this work assesses a new way to investigate the topic of wear using diamond free segments. Several different kind of analysis are made and the results are compared to understand if the wear of these products can be correlated to the one measured for the commercial products investigated in the first part of the work. Out of five different prototypes designs, only two might be suitable to investigate the wear of commercial products.

L’usura della matrice metallica e dei diamanti è stata investigata nelle carotatrici diamantate dopo aver perforato diversi tipi di calcestruzzo armato. Uno stereo-microscopio e degli strumenti di misura sono stati usati per esaminare le superficie usurate e l’usura dell’altezza dei segmenti è stata misurata. Risultati sperimentali indicano che l’usura e lo stato fisico dei diamanti sulle superfici in contatto durante la perforazione sono influenzati dal tipo di calcestruzzo scelto, dalla posizione delle armature e dal tipo di carotatrice usata. Diversi risultati sono emersi come il fatto che perforare calcestruzzo di tipo Flint riduce la vita utile dell’utensile e richiede un tempo di perforazione maggiore rispetto al calcestruzzo di tipo Uetliberg. Inoltre, l’armatura è il fenomeno che usura maggiormente l’utensile ma al tempo stesso risulta necessaria la sua presenza in quanto ha l’abilità di ri-affilare i diamanti esposti sulla superficie dei segmenti. Di conseguenza, il tempo di taglio della carotatrice dipende da quanti metri di cemento e di armatura sono stati perforati. Alla fine di questo primo lavoro sperimentale, una completa classificazione di fenomeni microscopici visibili sulla superficie dei segmenti diamantati è stata fatta. L’ultima parte del lavoro di tesi valuta un nuovo modo di investigare l’usura usando segmenti privi di diamanti. Diverse analisi sono state condotte e i risultati sono stati confrontati per capire se questo nuovo setup può essere usato per studiare i prodotto commerciali investigati nella prima parte di questo lavoro. Su cinque possibili prototipi solo due sono risultati adeguati ad investigare l’usura dei prodotti commerciali.