Mũi khoan có nút trung tâm nhô cao có thể giữ độ dày mũi khoan lâu hơn mà không làm giảm khả năng xuyên thấu không?
Khi một mũi khoan ren nút được loại bỏ, thường không phải vì tất cả các nút cacbua đều bị hỏng.
Nguyên nhân là do mũi khoan đã bị mòn.
Khi đường kính ngoài của mũi khoan bị mòn xuống dưới giới hạn cho phép, lỗ khoan sẽ trở nên nhỏ hơn kích thước tiêu chuẩn. Điều này gây ra nhiều vấn đề về sau: độ chính xác của lỗ khoan kém, khó nạp thuốc nổ, chất lượng lỗ bắt bu lông không đáng tin cậy và kết quả nổ mìn khó dự đoán hơn. Trong khai thác mỏ và xây dựng đường hầm, một mũi khoan không còn giữ được kích thước tiêu chuẩn có thể ảnh hưởng đến nhiều thứ hơn là chỉ chi phí trên mỗi mét khoan.
Câu trả lời hiển nhiên có vẻ đơn giản: thêm nhiều nút điều chỉnh hơn.
Nhưng thiết kế nút bấm-bit không bao giờ đơn giản như vậy.
Không gian trên bề mặt mũi khoan rất hạn chế. Việc thêm nhiều hoặc các nút cacbua lớn hơn có thể làm giảm lực tác động tại mỗi nút. Bố trí bề mặt kém cũng có thể hạn chế việc xả phôi và gây khó khăn hơn trong việc loại bỏ phôi vụn. Kết quả có thể là tốc độ khoan chậm hơn, phôi bị nghiền lại nhiều hơn, hoặc mài mòn nhanh hơn ở một phần khác của mũi khoan.
Một trong những cách tiếp cận để giải quyết vấn đề thiết kế đó là sử dụng mặt có phần trung tâm nhô cao.
Tại sao việc mất thước đo lại quan trọng đến vậy?
Các nút đo được bố trí xung quanh mép ngoài của mũi khoan. Nhiệm vụ của chúng là duy trì đường kính lỗ khi mũi khoan hoạt động và quay. Chúng thường xuyên bị mài mòn nghiêm trọng do tác động từ thành lỗ khoan, đặc biệt là trong đá cứng hoặc đá mài mòn.
Khi các nút điều chỉnh bị mòn, mũi khoan bắt đầu cắt lỗ nhỏ hơn. Ban đầu điều đó có vẻ không đáng kể, nhưng tác động có thể tích lũy dần:
Đường kính lỗ trở nên kém đồng nhất hơn.
Việc căn chỉnh lỗ khoan có thể bị ảnh hưởng.
Các hoạt động nổ mìn hoặc bắt bu lông tiếp theo trở nên khó dự đoán hơn.
Chu kỳ mài lại có thể ngắn hơn.
Mũi khoan đạt đến đường kính loại bỏ sớm hơn.
Đối với nhà thầu khoan, tuổi thọ mũi khoan thường là yếu tố chính ảnh hưởng đến chi phí thực tế của mũi khoan ren. Một mũi khoan có khả năng xuyên thấu tuyệt vời nhưng tuổi thọ ngắn có thể không phải là công cụ kinh tế nhất cho công việc.
Thách thức là cải thiện khả năng bảo vệ thước đo mà không tạo ra bề mặt khó khoan.
Sự đánh đổi trong các bề mặt bit thông thường
Trên bề mặt của một nút bấm thông thường, không gian rất hạn chế. Các nút đo, nút phía trước, lỗ thoát nước và rãnh đều cạnh tranh nhau về diện tích.
Việc tăng số lượng nút điều chỉnh độ dày có thể giúp phân bổ độ mài mòn và duy trì đường kính. Nhưng nó cũng có thể làm giảm không gian dành cho các lỗ thoát phôi. Nếu phôi không thể thoát ra khỏi lỗ một cách hiệu quả, chúng có thể bị nghiền nát lại bên dưới mũi khoan. Điều đó làm lãng phí năng lượng va đập và có thể làm chậm quá trình khoan.
Việc thêm các nút cacbua lớn hơn mang đến một sự đánh đổi khác. Năng lượng va đập có sẵn được phân bổ cho nhiều điểm tiếp xúc hơn. Nếu bố trí không được thiết kế cẩn thận, lực nghiền tác dụng lên mỗi nút có thể giảm. Trong đá cứng, điều đó có thể làm giảm hiệu quả của quá trình phá vỡ.
Đây là lý do tại sao không nên chỉ lựa chọn mũi khoan nút dựa trên số lượng nút. Vị trí, chiều cao, góc độ, bố cục mặt phẳng và hình dạng bề mặt đều ảnh hưởng đến hiệu suất.
Sự thay đổi của khuôn mặt có phần trung tâm nhô cao
Thiết kế phần trung tâm được nâng cao giúp một phần mặt trước nhô lên khỏi mặt đồng hồ, ngang tầm các nút điều khiển. Một số ít nút ở giữa hoặc phía trước nằm cao hơn một chút so với các nút bên ngoài, tạo nên một đường nét chuyển tiếp rõ ràng hơn trên mặt đồng hồ.
Kích thước chiều dọc bổ sung này mang lại cho nhà thiết kế nhiều không gian hơn để làm việc.
Mũi khoan có thể tích hợp thêm các nút đo độ dày trong khi vẫn chừa đủ không gian cho các lỗ xả lớn hơn và rãnh thoát nước. Phần trung tâm được nâng cao cũng có thể tạo ra một mặt cắt đáy lỗ hơi lõm trong quá trình khoan. Điều đó làm thay đổi cách các nút phía trước tiếp xúc với đá và cách các mảnh vụn di chuyển ra khỏi vùng nghiền.
Mục đích không chỉ đơn thuần là làm cho khuôn mặt trở nên phức tạp hơn. Mục đích là cải thiện mối quan hệ giữa ba nhu cầu trái ngược nhau:
Bảo vệ đồng hồ đo
Hiệu quả phá đá
Sơ tán cành giâm
Khi ba yếu tố đó được cân bằng, mũi khoan có thể giữ được đường kính lâu hơn trong khi vẫn duy trì được chu kỳ khoan hiệu quả.
Việc xả nước tốt hơn có thể giảm thiểu việc nghiền lại không cần thiết.
Việc xả nước thường bị xem nhẹ cho đến khi nó trở thành vấn đề.
Khi đá dăm vẫn còn ở đáy lỗ khoan, mũi khoan sẽ tiêu tốn năng lượng để phá vỡ vật liệu đã được phá vỡ trước đó. Điều này thường được gọi là tái nghiền. Nó không giúp lỗ khoan tiến triển hiệu quả và có thể làm tăng nhiệt độ và mài mòn trên bề mặt mũi khoan.
Thiết kế mũi khoan có tâm nâng cao có thể tạo ra nhiều không gian hơn cho các đường dẫn xả lớn hơn hoặc được bố trí tốt hơn. Nếu bố trí hệ thống xả giúp cải thiện sự di chuyển của nước và mùn khoan, mảnh vụn có thể được loại bỏ khỏi bề mặt nhanh hơn. Điều đó cho phép các đầu cacbua tiếp xúc với đá mới một cách nhất quán hơn.
Kết quả có thể là quá trình khoan sạch hơn, giảm thiểu sự gãy vỡ thứ cấp và hiệu suất xuyên thấu ổn định hơn.
Lợi ích thực sự phụ thuộc vào loại đá, thông số khoan, điều kiện xả khí hoặc nước, và các bộ phận khác của chuỗi khoan. Nhưng nguyên tắc thì rất đơn giản: một mũi khoan có khả năng loại bỏ mùn khoan hiệu quả sẽ giúp các đầu cacbua của nó hoạt động hiệu quả hơn.
Nhiều nút bấm hơn không nhất thiết có nghĩa là khoan chậm hơn.
Việc lo ngại thêm các nút điều chỉnh sẽ làm giảm năng lượng tác động là điều hoàn toàn có lý.
Tuy nhiên, một thiết kế mặt trước nâng cao ở giữa được cải tiến tốt có thể giải quyết vấn đề đó bằng cách kiểm soát chiều cao và độ bám của các nút phía trước. Thay vì buộc mọi nút phải tiếp xúc với đá theo cùng một cách, cấu hình bậc thang có thể hướng dẫn cách mặt trước phá vỡ đá.
Các nút nhô lên ở phía trước khởi đầu quá trình tạo ra vết vỡ. Các nút định vị giữ cho thành lỗ thẳng đứng. Các lỗ thoát lớn hơn giúp loại bỏ vụn khoan. Bề mặt được thiết kế như một hệ thống, chứ không phải là tập hợp các mảnh cacbua riêng lẻ.
Sự khác biệt đó rất quan trọng.
Mũi khoan được thiết kế kém với nhiều nút bấm có thể khoan chậm hơn. Một mũi khoan được thiết kế đúng cách với mặt cắt được cải tiến có thể duy trì khả năng xuyên thấu bằng cách giảm hiện tượng vỡ vụn và cải thiện khả năng loại bỏ phôi.
Đây là lý do tại sao việc thử nghiệm thực địa vẫn rất cần thiết. Cùng một mũi khoan có thể hoạt động khác nhau trong đá granit mài mòn, đá nứt nẻ, đất ẩm ướt hoặc đầu đường hầm có địa chất thay đổi.
Trong những trường hợp nút bấm có phần nhô cao ở giữa có thể hữu ích
Mũi khoan ren có tâm nâng cao có thể phù hợp với các ứng dụng mà chất lượng lỗ khoan và tuổi thọ dụng cụ đặc biệt quan trọng, bao gồm:
Phát triển mỏ ngầm
Khoan mặt hầm
Khoan khai thác trong các tầng địa chất có chứa vật liệu mài mòn.
Lỗ bắt vít mái và lỗ đỡ mặt đất
Các dự án mà việc xác định chính xác kích thước cổ lỗ và đường kính lỗ ảnh hưởng đến các công việc tiếp theo.
Chúng không phải là giải pháp vạn năng cho mọi vấn đề khoan. Việc lựa chọn mũi khoan vẫn phải tính đến độ cứng của đá, độ mài mòn, loại mũi khoan, đường kính lỗ, điều kiện xả nước và kiểu khoan yêu cầu.
Một mặt mài thông thường có độ chính xác cao vẫn có thể là lựa chọn phù hợp trong nhiều trường hợp. Giá trị của thiết kế mặt mài có tâm nâng cao xuất hiện khi hiện tượng mòn thước đo, khả năng làm sạch kém hoặc mài lại quá mức trở thành chi phí thường xuyên.
Cần đánh giá những gì trước khi thay đổi thiết kế bit
Trước khi chuyển sang bất kỳ loại mũi khoan ren dạng nút mới nào, hãy theo dõi kết quả khoan hiện tại.
Hãy quan sát độ mòn của mũi khoan, tốc độ khoan, hiện tượng gãy nút chặn, độ mòn thân mũi khoan, độ chính xác lỗ khoan, khả năng xả nước và khoảng thời gian mài lại. Những quan sát này giúp xác định xem vấn đề thực sự là do thiết kế mũi khoan, thông số khoan, xả nước không đầy đủ, căn chỉnh kém hay sự không phù hợp giữa mũi khoan và điều kiện đá.
Sau đó, so sánh các thiết kế ứng cử viên thông qua các thử nghiệm thực địa có kiểm soát.
Mũi khoan tốt nhất không phải lúc nào cũng là mũi có nhiều cacbua nhất, lỗ thoát nước lớn nhất, hay bề mặt có vẻ ngoài hung hãn nhất. Mà đó là mũi khoan giữ được độ chính xác, khoan hiệu quả và tạo ra chi phí dự đoán được trên mỗi mét khoan thực tế.
Mặt trước có phần trung tâm nhô cao là một công cụ kỹ thuật khác để đạt được sự cân bằng đó.
