Una punta a bottone con centro rialzato può mantenere il calibro più a lungo senza sacrificare la penetrazione?
Quando una punta a bottone filettata viene dismessa, spesso non è perché tutti i bottoni in carburo si sono rotti.
Questo accade perché la punta ha perso la sua misura.
Quando il diametro esterno si usura al di sotto del limite accettabile, il foro praticato risulta sottodimensionato. Ciò crea problemi a valle: scarsa precisione del foro, difficoltà di caricamento, qualità inaffidabile del foro per i bulloni e risultati di brillamento meno prevedibili. Nell'attività mineraria e nello scavo di gallerie, una punta che non mantiene più la misura corretta può avere ripercussioni ben più gravi del suo costo al metro.
La risposta più ovvia sembra semplice: aggiungere altri pulsanti per gli indicatori.
Ma la progettazione dei bit dei pulsanti non è mai così semplice.
Lo spazio disponibile sulla superficie di taglio è limitato. L'aggiunta di inserti in carburo di tungsteno più numerosi o di dimensioni maggiori può ridurre la forza d'impatto disponibile su ciascun inserto. Una configurazione non ottimale della superficie di taglio può inoltre ostacolare il lavaggio e rendere più difficile l'evacuazione dei trucioli. Il risultato può essere una penetrazione più lenta, una maggiore frantumazione o un'usura accelerata in un'altra parte della punta.
Una superficie con la parte centrale rialzata è una possibile soluzione a questo problema di progettazione.
Perché la perdita di misura è così importante?
I tamponi di calibrazione sono posizionati attorno al bordo esterno della punta. Il loro compito è quello di mantenere costante il diametro del foro durante la perforazione e la rotazione della punta. Sono esposti a una forte abrasione da parte delle pareti del foro, soprattutto in rocce dure o abrasive.
Quando i perni di centraggio si usurano, la punta inizia a tagliare un foro più piccolo. Inizialmente può sembrare un problema di poco conto, ma gli effetti possono accumularsi:
Il diametro del foro diventa meno uniforme.
L'allineamento dei fori di perforazione potrebbe risentirne.
Le successive operazioni di brillamento o di bullonatura diventano meno prevedibili.
Gli intervalli di rettifica potrebbero ridursi.
La punta raggiunge prima il suo diametro di scarto.
Per un'impresa di perforazione, la durata del calibro è spesso un fattore determinante nel costo reale di una punta a bottone filettata. Una punta con un'eccellente capacità di penetrazione ma una breve durata del calibro potrebbe non essere lo strumento più economico sul lavoro.
La sfida consiste nel migliorare la protezione del calibro senza creare una superficie che si fori male.
Il compromesso nelle superfici di taglio convenzionali
Su una superficie di contatto convenzionale per la lavorazione di metalli, lo spazio è limitato. Pulsanti di riferimento, pulsanti frontali, fori di scarico e scanalature competono tutti per la stessa area.
Aumentare il numero di perni di calibrazione può contribuire a distribuire l'usura e a preservare il diametro. Tuttavia, può anche ridurre lo spazio disponibile per i fori di lavaggio. Se i trucioli non riescono a fuoriuscire dal foro in modo efficiente, possono essere nuovamente schiacciati sotto la punta. Ciò disperde l'energia d'impatto e può rallentare la penetrazione.
L'aggiunta di inserti in carburo di tungsteno di dimensioni maggiori comporta un ulteriore compromesso. L'energia d'impatto disponibile viene distribuita su un maggior numero di punti di contatto. Se la disposizione non è progettata con cura, la forza di frantumazione applicata a ciascun inserto può diminuire. Nella roccia dura, ciò può ridurre l'efficienza del processo di frantumazione.
Ecco perché la scelta di una basetta per pulsanti non dovrebbe basarsi unicamente sul numero di pulsanti. Posizione, altezza, angolazione, disposizione a filo e profilo della superficie influiscono tutti sulle prestazioni.
Che cosa cambia un viso con il centro rialzato
Il design con la parte centrale rialzata solleva una porzione del pannello frontale al di sopra del livello dei pulsanti degli indicatori. Un piccolo numero di pulsanti centrali o frontali si trova leggermente più in alto rispetto ai pulsanti esterni, creando un gradino più pronunciato nel profilo del pannello.
Questa dimensione verticale aggiuntiva offre al progettista più spazio di manovra.
La punta può alloggiare ulteriori inserti di calibro, lasciando comunque spazio utilizzabile per fori di lavaggio e scanalature di drenaggio più ampi. La parte centrale rialzata può anche creare un profilo del fondo del foro leggermente incassato durante la perforazione. Ciò modifica il modo in cui gli inserti anteriori entrano in contatto con la roccia e il modo in cui i detriti vengono allontanati dalla zona di frantumazione.
L'obiettivo non è semplicemente quello di rendere il viso più complesso. L'obiettivo è migliorare il rapporto tra tre esigenze contrastanti:
Protezione del calibro
Efficienza nella frantumazione delle rocce
evacuazione dei residui di potatura
Quando questi tre elementi sono in equilibrio, la punta può mantenere il diametro più a lungo, garantendo al contempo un ciclo di perforazione produttivo.
Un lavaggio migliore può ridurre la frantumazione non necessaria
È facile sottovalutare il problema dello scarico del WC finché non si manifesta.
Quando la roccia frantumata rimane sul fondo del foro, la punta di perforazione consuma energia per rompere materiale già frantumato. Questo processo viene spesso definito "rifrantumazione". Non fa avanzare il foro in modo efficiente e può aumentare il calore e l'usura della superficie di contatto della punta.
Una punta con centro rialzato può creare più spazio per condotti di lavaggio più ampi o meglio posizionati. Se la configurazione del lavaggio migliora il movimento dell'acqua e dei detriti, questi possono essere rimossi più rapidamente dalla superficie di scavo. Ciò consente ai inserti in carburo di entrare in contatto con la roccia fresca in modo più costante.
Il risultato può essere un'azione di perforazione più pulita, una riduzione delle rotture secondarie e prestazioni di penetrazione più stabili.
Il reale vantaggio dipende dal tipo di roccia, dai parametri di perforazione, dalle condizioni di lavaggio con aria o acqua e dal resto della batteria di perforazione. Ma il principio è valido: una punta che evacua efficacemente i detriti offre ai suoi inserti in carburo maggiori possibilità di lavorare in modo efficiente.
Più pulsanti non significano automaticamente una perforazione più lenta
È lecito temere che l'aggiunta di pulsanti di misurazione possa diluire l'energia dell'impatto.
Tuttavia, una superficie con centro rialzato ben progettata può ovviare a questo problema controllando l'altezza e l'interazione dei pulsanti frontali. Invece di costringere ogni pulsante a entrare in contatto con la roccia esattamente nello stesso modo, il profilo a gradini può guidare il modo in cui la superficie frantuma la roccia.
I pulsanti frontali rialzati innescano il modello di rottura. I pulsanti di riferimento mantengono la parete del foro. I fori di lavaggio più grandi aiutano a rimuovere i trucioli. La superficie è progettata come un sistema, non come una collezione di inserti in metallo duro individuali.
Questa distinzione è importante.
Una punta progettata male, con troppi piccoli rilievi, può perforare più lentamente. Una punta progettata correttamente, con un profilo della superficie migliorato, può mantenere la penetrazione riducendo la frantumazione e migliorando la rimozione dei detriti.
Ecco perché le prove sul campo rimangono essenziali. La stessa punta può comportarsi in modo diverso su granito abrasivo, roccia fratturata, terreno umido o in una galleria con geologia variabile.
Dove i pulsanti con centro rialzato possono essere utili
Le punte a bottone filettate con centro rialzato possono essere adatte per applicazioni in cui la qualità del foro e la durata del calibro sono particolarmente importanti, tra cui:
sviluppo di miniere sotterranee
Perforazione del fronte di galleria
Perforazione di produzione in formazioni abrasive
Fori per il fissaggio del tetto e per il supporto a terra
Progetti in cui la precisione del collare e del diametro del foro influisce sul lavoro successivo
Non rappresentano una soluzione universale per ogni problema di perforazione. La scelta della punta deve comunque tenere conto della durezza della roccia, dell'abrasività, del tipo di trapano, del diametro del foro, delle condizioni di lavaggio e dello schema di perforazione richiesto.
In molte situazioni, una superficie di contatto convenzionale ben adattata può ancora rappresentare la scelta giusta. Il vantaggio di un design con centro rialzato emerge quando l'usura del calibro, la scarsa pulizia o le continue riaffilature diventano un costo ricorrente.
Cosa valutare prima di modificare il design della punta
Prima di passare a un nuovo profilo per la punta a bottone filettata, monitorare i risultati di foratura attuali.
Esaminate l'usura del calibro, la velocità di penetrazione, la rottura del bottone, l'usura del corpo della punta, la precisione del foro, il comportamento del lavaggio e gli intervalli di riaffilatura. Queste osservazioni aiutano a identificare se il vero problema risiede nella progettazione della punta, nei parametri di perforazione, in un lavaggio inadeguato, in un allineamento errato o in una discrepanza tra la punta e le condizioni della roccia.
Successivamente, si confrontano i progetti candidati attraverso prove sul campo controllate.
La punta a bottone migliore non è sempre quella con più carburo, il foro di lavaggio più grande o la superficie dall'aspetto più aggressivo. È quella che mantiene il calibro, fora in modo efficiente e produce un costo prevedibile per metro perforato nel terreno reale.
La parte centrale rialzata è un ulteriore strumento ingegneristico per raggiungere tale equilibrio.
