Hình dạng mặt mũi khoan quyết định hình dạng lỗ: Hướng dẫn về thiết kế mặt mũi khoan DTH

Bạn có thể chọn đúng đường kính, đúng loại ren, đúng cấp độ vật liệu chèn – nhưng vẫn có thể nhận được kết quả kém nếu hình dạng mặt trước của mũi khoan không phù hợp với công việc. Hình dạng mặt trước của mũi khoan DTH quyết định đồng thời ba yếu tố: tốc độ khoan, độ thẳng của lỗ và tuổi thọ của thân mũi khoan. Và bạn không thể tối ưu hóa cả ba cùng một lúc. Bạn phải chọn một trong ba.

Dưới đây là bốn kiểu thiết kế mặt mũi khoan bạn sẽ thấy ở các mũi khoan DTH áp suất cao, ưu điểm và nhược điểm của từng loại.

Mặt lồi: Nhanh nhưng hay thay đổi

Mặt mũi khoan lồi ra ngoài — phần trung tâm cao hơn hàng thước đo. Hãy hình dung nó như một mái vòm.

Hình dạng mái vòm đó thực hiện một việc cực kỳ hiệu quả: đưa các mũi khoan trung tâm vào đá trước. Trong các tầng đá cứng vừa phải đến cứng, có tính mài mòn, các mũi khoan trung tâm này sẽ làm nứt vỡ lõi đá trước khi hàng mũi khoan mở rộng lỗ khoan đến đường kính tối đa. Kết quả là tốc độ khoan cao — mũi khoan luôn cắt vào đá đã bị nứt.

Sự đánh đổi: độ thẳng của lỗ khoan. Mũi khoan hình vòm không có cơ chế định tâm. Mũi khoan di chuyển trên điểm tiếp xúc cao nhất, và trong đá không bằng phẳng hoặc bị nứt, điểm đó sẽ dịch chuyển. Lỗ khoan sẽ bị lệch. Nếu bạn đang khoan lỗ nổ mìn mà dung sai độ lệch được nới lỏng — ví dụ như công việc khai thác đá — thì đây là một sự đánh đổi chấp nhận được. Nếu bạn cần các lỗ khoan thẳng cho các đường phân chia trước hoặc các mẫu có khoảng cách gần nhau, thì mũi khoan mặt lồi là công cụ không phù hợp.

Khuôn mặt phẳng: Kẻ sống sót

Mũi khoan mặt phẳng đúng như tên gọi của nó — mặt của nó là một mặt phẳng, hoặc gần như vậy. Không có vòm, không có chỗ lõm, chỉ là các chi tiết được gắn vào một bề mặt phẳng.

Đây là thiết kế có cấu trúc chắc chắn nhất. Không có phần mỏng ở giữa dễ bị nứt dưới tác động mạnh. Các mảnh chèn được hỗ trợ tốt bởi thân mũi khoan bằng thép phía sau. Mũi khoan mặt phẳng chịu được năng lượng va đập cao nhất và các loại đá cứng, mài mòn nhất — đá granit, thạch anh, bazan đặc — mà không gặp phải các vấn đề mỏi thân mũi khoan thường gặp ở các thiết kế có hình dạng phức tạp hơn.

Nhược điểm: các mặt phẳng không tập trung tốt, do đó độ thẳng của lỗ khoan chỉ ở mức trung bình. Tốc độ khoan vừa phải — không có hiệu ứng tạo vết nứt trước, vì vậy mỗi mũi khoan đều phá vỡ đá nguyên khối sau mỗi nhát đập. Và việc thoát phoi có thể chậm chạp vì không có hình dạng phễu tự nhiên để dẫn phoi vào các kênh thoát nước.

Mũi khoan mặt phẳng là lựa chọn phù hợp khi độ cứng của đá là yếu tố quyết định chính và độ thẳng của lỗ khoan là mối quan tâm thứ yếu. Chúng là những công cụ bền bỉ, hiếm khi hỏng hóc nghiêm trọng nhưng tốc độ khoan lại không mấy ấn tượng.

Mặt lõm: Sự lựa chọn đa năng

Mặt lõm có một chỗ trũng hình nón nông ở giữa. Hàng thước đo bên ngoài nhô ra một chút so với các miếng chèn ở giữa.

Vùng trũng đó tạo ra hiệu ứng lấy lõi nhẹ. Khi mũi khoan hoạt động, một cột đá nhỏ hình thành ở trung tâm vùng trũng. Cột đá này đóng vai trò như một điểm dẫn hướng – nó giữ cho mũi khoan nằm chính giữa lỗ. Kết quả là lỗ khoan thẳng hơn đáng kể so với các thiết kế lồi hoặc phẳng.

Hình dạng lõm cũng giúp dẫn các mảnh vụn về phía các rãnh thoát nước ở trung tâm, cải thiện khả năng thoát phoi. Khả năng thoát phoi tốt hơn đồng nghĩa với việc ít mảnh vụn cọ xát vào mặt mũi khoan giữa các nhát cắt, dẫn đến tốc độ xuyên thấu nhanh hơn và giảm mài mòn mảnh dao.

Đây là kiểu thiết kế mặt mũi khoan DTH áp suất cao phổ biến nhất trên thị trường, và có lý do chính đáng. Nó cân bằng giữa tốc độ khoan, độ thẳng của lỗ khoan và độ bền trên nhiều loại đá khác nhau. Nếu bạn không chắc nên sử dụng kiểu thiết kế mặt nào, hãy bắt đầu với kiểu lõm và điều chỉnh dần từ đó.

Trung tâm lõm sâu: Lỗ thẳng nhất, đá mềm nhất

Mũi khoan tâm lõm sâu đưa khái niệm khoan lõi tiến xa hơn. Vùng lõm ở trung tâm rất rõ rệt — một rãnh sâu tạo thành một trụ đá vững chắc trong quá trình khoan. Hiệu quả định tâm rất mạnh. Các lỗ khoan sâu được thực hiện với thiết kế này giữ được độ thẳng đáng kể, ngay cả trong điều kiện mà các thiết kế mặt khoan khác sẽ bị lệch hướng.

Nhược điểm: độ bền kết cấu yếu. Phần lõm sâu ở giữa làm giảm lượng thép chịu lực tại vùng chịu ứng suất cao nhất của mũi khoan. Dưới tải trọng va đập mạnh — đặc biệt là trong đá cứng — phần giữa có thể bị mỏi và nứt. Mũi khoan lõm sâu chỉ thích hợp cho các tầng đá mềm đến cứng vừa, nơi tải trọng va đập thấp hơn và nguy cơ nứt vỡ mặt mũi khoan là tối thiểu.

Sử dụng mũi khoan lõm sâu khi độ thẳng của lỗ khoan là yêu cầu hàng đầu và địa hình đá không quá khắt khe. Khoan giếng nước, khoan thăm dò sâu và khoan lỗ neo, nơi dung sai độ lệch rất nhỏ, là những ứng dụng phù hợp.

Cách lựa chọn

Sơ đồ quyết định khá đơn giản một khi bạn hiểu rõ những sự đánh đổi:

• Đá cứng, dễ mài mòn + tốc độ quan trọng + độ thẳng không quan trọng:mặt lồi.

• Đá cứng, dễ mài mòn + độ bền là yếu tố quan trọng + độ thẳng thì không:mặt phẳng.

• Cần điều kiện hỗn hợp + hiệu suất cân bằng:Mặt lõm. Điều này bao gồm hầu hết các ứng dụng.

• Đá mềm đến trung bình + độ thẳng là yếu tố cực kỳ quan trọng:Trung tâm lõm sâu.

Thiết kế bề mặt được in trên mỗi mũi khoan được lấy ra khỏi lỗ. Hãy quan sát kiểu mài mòn. Một mũi khoan lồi có bề mặt mài mòn đều chứng tỏ nó phù hợp với loại đá. Một mũi khoan lõm sâu với phần giữa bị nứt đã bị sử dụng vượt quá giới hạn thiết kế. Mũi khoan cho bạn biết liệu bạn đã chọn đúng hay chưa. Hãy đọc thông tin trên mũi khoan và điều chỉnh cho đơn hàng tiếp theo.