Il trapano da roccia funziona bene finché non lo carichi? Inizia con l'adattatore per il gambo
Un trapano da roccia che gira liberamente senza carico ma si blocca nel momento in cui lo si appoggia alla roccia è uno dei guasti più sconcertanti in un cantiere. Il trapano sembra funzionare bene in aria. La rotazione appare fluida. Si preme il grilletto contro la parete di roccia e, in pochi secondi, il nulla. La rotazione si arresta. L'impatto diminuisce. La punta si ferma.
La maggior parte degli operatori, quando si verifica un problema del genere, si concentra subito sull'impianto idraulico. E a volte hanno ragione. Ma ci sono cinque anelli nella catena che collega la fonte di energia alla roccia, e uno di questi, l'adattatore del gambo, si guasta più spesso di tutti gli altri messi insieme. Ecco la procedura per individuare il vero problema senza smontare componenti non necessari.
Il principio diagnostico: seguire la coppia
Un trapano che funziona a vuoto ma si blocca sotto carico ha un problema fondamentale: la coppia che dovrebbe raggiungere la punta non la raggiunge. Da qualche parte tra il motore e la roccia, il percorso della coppia viene interrotto, degradato o perso.
L'approccio diagnostico intelligente funziona dall'esterno verso l'interno: dai componenti economici e facili da controllare all'estremità operativa, fino ai componenti costosi e difficili da raggiungere all'interno del trapano. La logica è semplice: se un'ispezione esterna di cinque minuti individua il problema, si risparmiano due ore di smontaggio.
Primo passaggio: controllare l'adattatore del gambo
L'adattatore del gambo — a volte chiamato gambo, barra di percussione o incudine — è il componente che collega fisicamente il meccanismo di azionamento del trapano all'asta di perforazione. Riceve la coppia di rotazione dalla trasmissione scanalata del trapano e la trasmette all'asta, assorbendo contemporaneamente l'impatto del pistone e convertendolo in energia percussiva.
In condizioni di assenza di carico, un adattatore per punta danneggiato può sembrare ancora funzionante. La minima resistenza alla rotazione in aria non richiede molta coppia, quindi un adattatore incrinato o parzialmente fratturato ruoterà liberamente. Ma nel momento in cui la punta entra in contatto con la roccia, la richiesta di coppia aumenta bruscamente e la sezione danneggiata dell'adattatore, in genere in corrispondenza dell'attacco per l'acqua, non è in grado di trasmettere il carico.
L'attacco per l'acqua è il punto più vulnerabile di qualsiasi adattatore per asta di perforazione. Si tratta di un foro praticato nel corpo per consentire il passaggio di acqua o aria dal trapano all'asta, e questo foro crea una concentrazione di stress. Sotto il carico combinato di torsione, impatto e l'effetto di accelerazione della corrosione dovuto al flusso d'acqua al suo interno, il materiale intorno all'attacco per l'acqua si usura più rapidamente che in qualsiasi altro punto dell'adattatore.
Quando si verifica una rottura, di solito si tratta di una frattura parziale, ovvero una crepa che si propaga per una parte della sezione trasversale. In assenza di carico, rimane abbastanza metallo per far ruotare la barra. Sotto carico, la crepa si apre, la sezione trasversale rimanente non è in grado di sopportare la coppia e la rotazione si arresta.
Estraete l'adattatore del gambo e ispezionatelo sotto una buona illuminazione. Cercate una crepa in corrispondenza dell'attacco dell'acqua: potrebbe essere una sottile fessura, appena visibile quando l'adattatore è freddo e non sottoposto a sollecitazioni. Pulite l'area con una spazzola metallica e ricontrollate. Qualsiasi crepa, anche la più piccola, indica che l'adattatore è da sostituire. Sostituitelo prima che si rompa completamente: un adattatore del gambo che si frattura a metà foro lascia l'asta di perforazione e la punta sul fondo, senza possibilità di ruotarle o recuperarle.
Fase due: controllare l'attacco scanalato
Se l'adattatore del gambo è intatto, il collegamento successivo è la connessione scanalata tra l'adattatore e il meccanismo di azionamento del trapano, solitamente una boccola o un giunto scanalato che si accoppia con le scanalature esterne dell'adattatore.
Le scanalature trasmettono la coppia attraverso le superfici di contatto dei denti che si incastrano. Nel tempo, queste superfici si usurano. Il modello di usura è prevedibile: il lato di azionamento di ciascun dente della scanalatura viene lucidato, poi scanalato, infine il profilo del dente si arrotonda. Man mano che il gioco tra le scanalature maschio e femmina aumenta, l'adattatore può ruotare leggermente all'interno della boccola prima che i denti si innestino. Questo gioco angolare fa sì che la coppia non venga trasmessa in modo uniforme, ma come una serie di impatti quando le superfici delle scanalature si scontrano ad ogni rotazione.
Sotto carico, una scanalatura molto usurata slitterà completamente: i denti scorreranno l'uno sull'altro invece di innestarsi e la rotazione si arresterà. In assenza di carico, il minimo attrito potrebbe comunque consentire la rotazione, mascherando il problema fino a quando la punta non tocca la roccia.
Estraete la boccola di trasmissione e ispezionate i denti della scanalatura. Se le superfici dei denti sono lucide e brillanti e i bordi sono arrotondati anziché affilati, le scanalature sono usurate. Controllate contemporaneamente anche le scanalature dell'adattatore: se una è usurata, lo sarà anche l'altra, perché si usurano insieme. Sostituitele entrambe contemporaneamente, non una alla volta.
Fase tre: Verificare la pressione idraulica sotto carico
Se i componenti meccanici, dall'adattatore del gambo fino alla trasmissione scanalata, sono tutti integri, il problema risiede nell'impianto idraulico. Ma non affidatevi alle supposizioni: misurate.
Una perforatrice idraulica per roccia dovrebbe mostrare un aumento di pressione specifico quando la punta entra in contatto con la roccia. Il manometro del circuito rotante dovrebbe salire dalla sua lettura a vuoto (in genere poche centinaia di PSI) alla pressione di esercizio nominale non appena la punta inizia a tagliare. Se la pressione non aumenta all'inizio del taglio, significa che l'olio idraulico non raggiunge il motore alla pressione richiesta. Se la pressione aumenta improvvisamente e la valvola di sicurezza si apre, c'è un'ostruzione meccanica a valle.
Le cause idrauliche più comuni, in ordine di probabilità, sono: livello dell'olio basso o olio contaminato (controllare l'indicatore di livello e le condizioni dell'olio: l'olio torbido o lattiginoso contiene acqua, l'olio scuro o con odore di bruciato si è surriscaldato), una valvola di sicurezza bloccata (picchiettarla delicatamente con un martello a testa morbida per sbloccare una valvola bloccata) o una pompa difettosa (ascoltare eventuali rumori di cavitazione: un rumore di sferragliamento o ringhio proveniente dalla pompa che cambia tono sotto carico).
Fase quattro: l'albero di trasmissione e il motore
Se tutti i componenti a monte (adattatore del gambo, scanalature, pressione idraulica) risultano a posto, il problema risiede nell'albero di trasmissione o nel motore idraulico stesso. Si tratta di componenti interni che richiedono uno smontaggio parziale per essere ispezionati, motivo per cui vengono controllati per ultimi.
Un albero di trasmissione con un perno di cuscinetto usurato girerà in modo regolare a vuoto, ma si fletterà sotto carico, bloccandosi contro l'alloggiamento e arrestando la rotazione. Un albero di trasmissione con una chiavetta o una scanalatura danneggiata trasmetterà la rotazione in modo intermittente. Un motore idraulico con palette o pistoni interni usurati girerà liberamente senza resistenza, ma non sarà in grado di sviluppare coppia sotto carico.
Una volta esclusi l'adattatore del gambo, la trasmissione scanalata e l'alimentazione idraulica, avrete escluso l'80% delle possibili cause. Se il problema risiede nell'albero di trasmissione o nel motore, a questo punto i sintomi saranno sufficientemente evidenti da giustificare lo smontaggio.
Il "Controllo di cinque minuti" che copre la maggior parte di questo
Prima di ogni turno, estraete l'adattatore del gambo e controllate l'attacco dell'acqua. Passate un dito sulle superfici scanalate: se sono lucide indicano usura, se sono affilate sono in buone condizioni. Controllate l'indicatore del livello dell'olio idraulico. Tre controlli e avrete individuato le tre cause più comuni di arresto di una trivella sotto carico. Cosa ancora più importante, se durante l'ispezione individuate un adattatore incrinato o scanalature usurate, potrete ripararlo nei tempi previsti, non nel bel mezzo di un pozzo con una squadra di operai che non fa nulla e la punta bloccata in profondità.
