เมื่อเลือกดอกสว่าน Polycrystalline Diamond Compact (PDC) การตัดสินใจที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือวัสดุของตัวดอกสว่าน: เหล็กหรือเมทริกซ์ แม้ว่าทั้งคู่จะใช้ใบมีดเพชรประสิทธิภาพสูงเหมือนกัน แต่วัสดุโครงสร้างจะเป็นตัวกำหนดจุดแข็งและจุดอ่อนในการทำงานของดอกสว่าน สำหรับสภาพแวดล้อมการเจาะที่มีแรงกระแทกสูง การก่อตัวที่ไม่สม่ำเสมอ หรือการเปลี่ยนประเภทหินบ่อยครั้ง ดอกสว่าน PDC แบบตัวเหล็กมักจะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า โดยให้ความสมดุลระหว่างความทนทาน ความยืดหยุ่น และความคุ้มค่า
ข้อได้เปรียบหลักของดอกสว่านตัวเหล็กอยู่ที่ตัววัสดุเอง ซึ่งแตกต่างจากธรรมชาติที่เปราะของทังสเตนคาร์ไบด์เมทริกซ์ เหล็กอัลลอยด์เกรดสูงที่ใช้ในดอกสว่านตัวเหล็กของเรามีความเหนียวและความทนทานอย่างน่าทึ่ง ซึ่งช่วยให้ดอกสว่านดูดซับและกระจายพลังงานจลน์จำนวนมหาศาลจากการกระแทกในหลุมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในทางปฏิบัติ หมายความว่าดอกสว่านมีโอกาสน้อยที่จะเกิดความเสียหายร้ายแรง เช่น ใบมีดแตก เมื่อพบกับสตริงเกอร์แข็ง โซนรอยแตก หรือเศษขยะที่ไม่คาดคิดในหลุม ความยืดหยุ่นนี้ทำให้ดอกสว่านตัวเหล็กเป็นเครื่องมือหลักสำหรับการเจาะแบบมีทิศทางและการใช้งานที่ชุดประกอบก้นหลุม (BHA) ประสบกับการสั่นสะเทือนด้านข้างหรือตามแนวแกนอย่างมีนัยสำคัญ
นอกจากนี้ กระบวนการผลิตสำหรับดอกสว่านตัวเหล็ก—การตัดเฉือนที่แม่นยำ—ให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบที่มากกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับกระบวนการหล่อที่ใช้สำหรับดอกสว่านเมทริกซ์ ความยืดหยุ่นนี้ช่วยให้นักออกแบบของเราสามารถรวมช่องใส่เศษขยะที่ใหญ่ขึ้นและลึกขึ้น ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของไฮดรอลิกที่ดีที่สุด ไฮดรอลิกที่เหนือกว่าหมายถึงการกำจัดเศษวัสดุออกจากหน้าดอกสว่านได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งแปลโดยตรงเป็นอัตราการเจาะ (ROP) ที่สูงขึ้น และลดความเสี่ยงในการเกิดการจับตัวเป็นก้อนในชั้นหินที่อ่อนนุ่มและเหนียว เช่น หินดินดาน ความสามารถในการสร้างโปรไฟล์ใบมีดที่ดุดันและซับซ้อนมากขึ้นยังช่วยเพิ่มความสามารถในการบังคับทิศทางของดอกสว่าน ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญในการเจาะแนวนอนสมัยใหม่
ในขณะที่ในอดีต ตัวเหล็กถูกวิพากษ์วิจารณ์ในเรื่องความทนทานต่อการขัดถูที่ต่ำกว่า ดอกสว่าน PDC แบบตัวเหล็กสมัยใหม่ของเราเอาชนะปัญหานี้ได้ด้วยการบำบัดทางโลหะวิทยาขั้นสูง เราใช้วัสดุเคลือบผิวแข็งและสารเคลือบกันสึกหรอที่เป็นกรรมสิทธิ์กับพื้นผิวเหล็กที่เปิดออก ชั้นป้องกันเหล่านี้ช่วยปกป้องตัวดอกสว่านจากการกัดกร่อนและการสึกหรอจากการขัดถูอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของดอกสว่านแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อย ยิ่งไปกว่านั้น ความง่ายในการซ่อมแซมเป็นประโยชน์ในการประหยัดต้นทุนอย่างมาก ซึ่งแตกต่างจากดอกสว่านเมทริกซ์ ซึ่งมักจะถูกทิ้งหลังจากได้รับความเสียหายอย่างรุนแรง ดอกสว่านเหล็กสามารถสร้างใหม่ ซ่อมแซม และติดตั้งใบมีดใหม่ได้บ่อยครั้ง โดยมีต้นทุนต่อฟุตที่ต่ำกว่าตลอดอายุการใช้งานของเครื่องมือ การเลือกดอกสว่านตัวเหล็กเป็นการลงทุนเชิงกลยุทธ์ในด้านอายุการใช้งานและความสามารถรอบด้าน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเจาะผ่านช่วงเวลาที่ยาวนานและมีความแข็งปานกลาง ซึ่งต้องการ ROP สูงโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง