Perché le tue punte da trapano filettate si rompono: un'analisi dei guasti che legge il danno
Una punta da trapano che si usura gradualmente e viene dismessa al termine della sua vita utile sta svolgendo il suo lavoro. Una punta che perde gli inserti nei primi dieci metri di foro, o che si spezza alla base della filettatura al terzo cambio di direzione, non è un problema della punta. È un segnale.
Ecco un dato che dovrebbe farvi riflettere: in una punta ben progettata e utilizzata in condizioni ottimali, dal 16% al 67% dei guasti è dovuto alla normale usura. Migliore è la punta, maggiore è questa percentuale. Se il vostro rapporto di usura normale si attesta su valori bassi, o se riscontrate guasti agli inserti e fratture del corpo punta come eventi di routine anziché come eccezioni, qualcosa nella catena – selezione, utilizzo o qualità del fornitore – non funziona.
Analizziamo i quattro modi in cui le punte filettate possono guastarsi e cosa significa ognuno di essi.
1. Inserti rotti e scheggiati: quelli improvvisi
Un inserto in carburo che si frantuma o si scheggia non ha semplicemente avuto una brutta giornata. Sono successe quattro cose:
Pezzo sbagliato per la roccia.La causa più comune e più facilmente evitabile. Le formazioni dure e abrasive richiedono inserti con una maggiore resistenza all'usura, in genere con un contenuto di cobalto inferiore e una granulometria più fine. I terreni fratturati e a blocchi richiedono inserti con una maggiore tenacità, ovvero con più cobalto e granulometria più grossolana. Se gli inserti si scheggiano in un terreno abrasivo, probabilmente la qualità è troppo morbida. Se si scheggiano in un terreno fratturato, probabilmente la qualità è troppo fragile. La roccia stessa ti dice quale qualità utilizzare. Devi solo ascoltarla prima di ordinare.
Problemi di qualità dei carburi interni.Non tutti gli inserti in carburo di tungsteno sono uguali. La purezza della materia prima, la distribuzione granulometrica e la qualità della sinterizzazione influiscono sulla tenacità degli inserti. Un lotto di inserti provenienti da un fornitore che ha risparmiato sulla qualità della polvere o sui tempi di sinterizzazione si scheggerà a energie d'impatto che un inserto di qualità superiore sopporterebbe senza problemi. Questo è difficile da diagnosticare sul campo, ma se un lotto di inserti dello stesso fornitore si rompe tutti allo stesso modo in condizioni in cui altre marche resistono, la variabile è il carburo.
Danni di fabbricazione durante l'assemblaggio della punta.L'inserimento a pressione degli inserti nel corpo di una punta è un'operazione di alta precisione. Un'eccessiva interferenza genera una tensione di trazione residua sul corpo dell'inserto ancor prima del contatto con la roccia, un precarico che si aggiunge allo stress da impatto e riduce il margine di sicurezza contro la frattura. I danni all'inserto durante la manipolazione o l'inserimento a pressione, come ad esempio le microfratture dovute a un fissaggio improprio, si trasformano in macrofratture dopo poche centinaia di colpi.
Errore dell'operatore sul viso.L'utilizzo di una pressione di avanzamento eccessiva durante la perforazione fa sì che la punta urti violentemente la roccia irregolare prima di stabilizzarsi. L'utilizzo di una punta con inserti smussati e appiattiti moltiplica lo stress da impatto perché l'energia si concentra su una superficie di contatto più piccola. Entrambi i problemi sono prevenibili con la formazione e l'attenzione, ma si verificano costantemente nei cantieri dove la pressione della velocità prevale sulle procedure.
2. Insert Fallout — Il problema dell'incastro a pressione
Un inserto che fuoriesce dal corpo della punta nei primi metri è quasi certamente un difetto di fabbricazione. L'accoppiamento forzato – ovvero la differenza tra il diametro dell'inserto e quello del foro in cui è inserito – è errato, oppure la geometria del foro era imprecisa, oppure l'operazione di pressatura ha causato danni.
Un inserto che si stacca verso la fine della vita utile della punta, soprattutto un inserto della fila di riscontro, racconta una storia diversa. Il bordo esterno della fila di riscontro è soggetto alla maggiore usura e ai carichi di flessione più elevati. Se la geometria della fila di riscontro (l'angolo del fianco, lo scarico, la sporgenza dell'inserto) non è ottimizzata per la formazione rocciosa, questi inserti esterni subiscono carichi maggiori rispetto agli inserti della fila frontale. Si usurano più rapidamente e, una volta che l'usura raggiunge un punto in cui il corpo dell'inserto non è più completamente supportato dall'acciaio della punta, si allentano.
Un inserto della fila frontale che si guasta mentre la fila di indicatori funziona correttamente di solito indica un problema di progettazione della parte frontale: lo schema di posizionamento dell'inserto esercita un carico eccessivo su un singolo pulsante, oppure la disposizione delle scanalature di scarico causa un raffreddamento non uniforme e stress termico.
La situazione ideale: inserti e corpo della punta si usurano all'incirca alla stessa velocità. Quando l'acciaio del corpo si erode più rapidamente degli inserti, questi ultimi rimangono più resistenti e sopportano carichi di flessione maggiori. Quando gli inserti si usurano più rapidamente del corpo, quest'ultimo subisce il contatto con la roccia e si vetrifica. Un'usura sincronizzata garantisce la massima durata della punta.
3. Frattura del corpo della punta da trapano: quella strutturale
Le fratture del corpo della punta sono quasi sempre dovute a cedimenti per fatica. Il corpo subisce milioni di cicli di impatto e, se la sollecitazione in un qualsiasi punto supera il limite di fatica dell'acciaio, si innesca una cricca che si propaga.
Sette fattori contribuiscono a questo risultato:
Selezione dei materiali.L'acciaio per il corpo di una punta da trapano deve avere una resistenza alla trazione sufficiente a sopportare i carichi d'impatto e una resistenza alla fatica sufficiente a sopportarli milioni di volte. Gli acciai economici con bassi limiti di fatica si crepano prematuramente.
Geometria.Angoli vivi, bruschi cambi di sezione e raggi di raccordo insufficienti concentrano le sollecitazioni. Un corpo della punta ben progettato presenta transizioni fluide tra le sezioni, con raggi generosi in corrispondenza di ogni spalla. Se si osservano fratture che si originano dalla stessa caratteristica geometrica su più punte, il progetto presenta un problema di concentrazione delle sollecitazioni.
Trattamento termico.Il corpo necessita di uno specifico profilo di durezza: sufficientemente duro in superficie per resistere all'usura abrasiva dovuta ai tagli, e sufficientemente tenace nel nucleo per resistere alla propagazione delle cricche da fatica. L'acciaio non temprato è fragile. L'acciaio sovratemprato è morbido. Entrambi si rompono prematuramente, in modi diversi.
Finitura superficiale.Segni di lavorazione profondi, scanalature nette degli utensili e transizioni non omogenee agiscono come punti di innesco per le cricche da fatica. In sostanza, un corpo di punta con una finitura ruvida è già predisposto a incrinarsi.
Progettazione della filettatura.La filettatura che collega la punta all'asta è un punto di concentrazione di sollecitazioni naturale. Lo spessore della parete dietro la radice della filettatura, il profilo della filettatura e la transizione dalla sezione filettata al corpo influiscono sulla durata a fatica.
Compatibilità tra asta e punta.Se la filettatura della barra e quella della punta non corrispondono (produttori diversi, classi di tolleranza diverse), il carico si distribuisce in modo non uniforme sulle filettature in presa. La prima filettatura sopporta una quota sproporzionata e si usura per prima.
Pulizia dell'acciaio.Le inclusioni presenti nell'acciaio – ossidi, solfuri, particelle non metalliche – agiscono come concentratori di stress interni. Un acciaio pulito con un basso contenuto di inclusioni ha un limite di fatica più elevato rispetto a un acciaio sporco con la stessa composizione chimica e durezza.
4. Usura normale: quella buona
Una punta che fora fino a quando gli inserti non si consumano e non penetrano più ha fatto la sua fine. Gli inserti si sono consumati gradualmente, l'acciaio del corpo si è eroso di pari passo con il carburo e nulla si è rotto in modo catastrofico.
Un sito in cui il 60% o più delle punte di perforazione vengono dismesse a causa della normale usura è un sito ben gestito. Le punte sono adatte alla roccia. Gli operatori sanno quello che fanno. Il fornitore garantisce una qualità costante.
Se tale percentuale è inferiore al 30%, qualcos'altro sta dominando il mix di guasti: inserti rotti, inserti caduti o fratture del corpo protesico. Ognuna di queste cause ha origini diverse. Individuate qual è la categoria più frequente e procedete a ritroso con la diagnosi.
Al bit non importa il motivo del fallimento. Ma a te dovrebbe importare.
