Quando si può dire che un bit DTH è effettivamente completato? I numeri che mettono fine alla discussione
Una punta DTH esce dal foro. Gli inserti della fila di calibri sono usurati. La superficie di battuta presenta una depressione. Il diametro del corpo è diminuito di un paio di millimetri. L'operatore dice che è da buttare. Il fornitore dice che è ancora utilizzabile. E ora vi trovate ad affrontare una conversazione che non dovrebbe nemmeno iniziare, perché esistono dei parametri per risolvere questo problema.
Il problema non è che i bit DTH si guastino in modo imprevedibile. Il problema è che "failed" significa cose diverse per persone diverse. Un operatore che punta al tasso di penetrazione considera un bit morto prima di un responsabile acquisti che guarda al costo per unità. Senza uno standard concordato, ogni bit usurato diventa oggetto di negoziazione.
Ecco i numeri. Non sono opinioni. Sono le soglie oltre le quali l'uso continuato smette di essere economico e inizia a essere distruttivo.
La regola del rock duro: 60% del diametro dell'inserto del calibro
Quando si perfora roccia con durezza superiore a F10 sulla scala Protodyakonov (granito duro, quarzite, basalto denso), il fattore limitante è quasi sempre rappresentato dagli inserti della fila di misura. Si tratta degli inserti sul bordo esterno della punta. Essi riducono il diametro del foro e sopportano la massima combinazione di carico d'impatto e usura abrasiva.
Soglia di fine vita: quando la superficie di usura dell'inserto del calibro raggiunge il 60% del diametro originale dell'inserto, la punta è da sostituire.
Un esempio concreto: una punta con inserti di riferimento da 14 mm di diametro. Al 60% di usura, la superficie di contatto misura 8,4 mm. A quel punto, l'area di contatto tra l'inserto e la roccia è così ampia che l'energia d'impatto si disperde anziché concentrarsi. La penetrazione diminuisce drasticamente. Ma, cosa ancora più importante, la geometria usurata dell'inserto genera maggiori sollecitazioni di flessione nel carburo e il rischio di frattura dell'inserto aumenta rapidamente.
Continuare a lavorare oltre il 60% è un azzardo. Gli inserti possono frantumarsi. Un inserto di riferimento frantumato porta via con sé il corpo della punta, perché la fila di riferimento è ciò che mantiene la punta centrata nel foro. Una volta che un inserto di riferimento si rompe, il corpo della punta entra in contatto diretto con la parete del foro e si erode in pochi minuti.
La regola del rock da morbido a medio: non sono sempre gli inserti a fare la differenza.
Nelle rocce con durezza F10 e inferiore (calcare, dolomite, arenaria media), il corpo della punta spesso raggiunge il limite di fatica prima che gli inserti si usurino. Questo coglie di sorpresa perché gli inserti sembrano ancora utilizzabili. Ma l'acciaio ha subito milioni di cicli di impatto ed è ormai usurato.
Si applicano due soglie, e quella che si verifica per prima determina il pensionamento:
Depressione facciale evidente ≥ 0,6 mm.La parte superiore del gambo della punta, dove il pistone colpisce, sviluppa nel tempo una leggera depressione. Questo fenomeno è dovuto alla deformazione a freddo dell'acciaio a seguito di ripetuti impatti ad alta energia. A una profondità di 0,6 mm, la geometria della superficie di impatto si è modificata a tal punto che il colpo del pistone non viene trasmesso in modo pulito: l'energia si disperde, la punta non si fissa correttamente nel mandrino e il modello di contatto alterato accelera l'usura sia del gambo della punta che della superficie del pistone. Continuare a lavorare comporta il rischio di frattura del gambo della punta, che può danneggiare il mandrino e il pistone.
Usura della scanalatura ≥ 0,6 mm.Le scanalature che si innestano nel mandrino trasmettono la coppia di rotazione. Con l'usura, il gioco tra la punta e il mandrino aumenta. La punta inizia a vibrare durante la rotazione. Questa vibrazione trasforma la trasmissione di coppia, altrimenti uniforme, in un carico d'urto sulle superfici scanalate, accelerando ulteriormente l'usura. Con un'usura di 0,6 mm, la durata a fatica delle scanalature è praticamente esaurita. Continuare a lavorare comporta il rischio di spanatura delle scanalature, un guasto che può danneggiare il mandrino e lasciare la punta a girare a vuoto sul fondo del foro.
È fondamentale sottolineare che entrambe queste soglie possono essere raggiunte mentre gli inserti in metallo duro mostrano ancora una durata utile significativa. Il corpo dell'utensile si usura prima degli elementi di taglio. Un inserto sostituito con un'usura della superficie di battuta o della scanalatura di 0,6 mm è da considerarsi strutturalmente inutilizzabile, non in termini di prestazioni di taglio. Ignorare il corpo dell'utensile per sfruttare al massimo la durata residua degli inserti in metallo duro è il modo migliore per trasformare una sostituzione ordinaria in una riparazione d'emergenza.
Usura del diametro del corpo ≥ 3 mm o erosione della superficie ≥ 1 mm.Il diametro esterno del corpo della punta si usura a causa del contatto con la parete del foro e dei detriti abrasivi che vi scorrono accanto. Con una perdita di diametro di 3 mm, la punta è sottodimensionata: sta forando un foro più piccolo di quello specificato e, se una nuova punta di calibro standard la sostituisce a metà foro, la nuova punta si incastrerà. (Vedi la Regola 9 dell'articolo n. 42).
L'erosione della superficie di contatto, ovvero l'usura dell'acciaio tra gli inserti, espone una porzione maggiore del corpo dell'inserto in carburo. Gli inserti risultano sporgenti, non supportati dall'acciaio del corpo della punta che si trova dietro di essi. I carichi di flessione sugli inserti aumentano. Con un'erosione della superficie di contatto di 1 mm, il rischio di rottura dell'inserto per sovraccarico di flessione aumenta notevolmente.
Perché i numeri contano
Queste soglie esistono per un motivo: sono i punti in cui il funzionamento continuato porta prevedibilmente a un guasto catastrofico anziché a un'usura graduale. Utilizzare una punta oltre il 60% di usura del calibro in roccia dura, o oltre 0,6 mm di depressione della superficie di battuta in roccia di media durezza, non significa ricavare ulteriore valore dall'utensile. Significa trasformare una sostituzione della punta prevedibile ed economicamente vantaggiosa in un guasto casuale e costoso che potrebbe coinvolgere anche altri componenti.
Le migliori operazioni di perforazione tengono traccia di questi numeri. Misurano le punte quando vengono estratte dal foro. Sostituiscono le punte al raggiungimento della soglia di durata, non dopo il cedimento. E non discutono con i fornitori sul fatto che una punta avrebbe dovuto durare più a lungo, perché entrambe le parti hanno concordato i criteri di sostituzione prima che venisse perforato il primo foro.
Una punta da trapano sostituita nei tempi previsti ha il costo della punta stessa. Una punta da trapano utilizzata fino al cedimento ha il costo della punta, più tutto ciò che ha danneggiato. La differenza sta nei numeri.
