A fúrási sebességnek a kőzethez való illesztése: Miért fontosabb a „kemény kőzet lassú, puha kőzet gyors” módszer, mint gondolnád?

Minden pneumatikus fúrógépen van fojtószelep. És minden fúrónak megérzése van arról, hogy hová állítsa. De a lényeg az ösztönnel kapcsolatban: általában azon alapul, ami a gyűrűnél érződik, nem pedig azon, hogy mi történik valójában a furat alján, ahol a fúrófej találkozik a kőzettel.

A szabály elég egyszerűen hangzik – kemény kőzet, lassú sebesség; puha kőzet, gyors sebesség. De a legtöbb fúró, aki érti a szabályt, mégis rosszul alkalmazza, mert nem érti, miért működik. És ha nem érted a miértet, akkor nem tudsz alkalmazkodni a változó körülményekhez. Íme a gázkar mögötti fizika, és hogy miért teszi tönkre a fúrófejeket és a fúrórudakat gyorsabban, mint bármi más a fúrótornyon.

Mi történik a bitfejnél, ha a sebesség rossz?

A pneumatikus kőzetfúró két dolgot juttat a fúrófejhez a fúrórúdon keresztül: ütőerőt – a dugattyú kalapálja a szárat – és forgást. Az ütés széttöri a kőzetet. A forgás minden ütés között a keményfém betéteket a friss kőzethez illeszti, így nem kell kétszer ugyanazt a pontot kalapálni.

Az ütési frekvencia és a forgási sebesség közötti kapcsolat határozza meg, hogy a bit hatékonyan vág-e, vagy csak agyonveri magát.

Ha a fúró túl gyorsan forog a kemény kőzetben, a fúró túl messzire fordul az ütések között. A keményfém betétek az előző ütés által hagyott, összetöretlen gerincekre érkeznek, nem pedig az újonnan létrehozott kráterekbe. Ahelyett, hogy a fúró a már megrepedt kőzetbe fúródna és kiterjesztené a repedéseket, minden ütésnél kis szögben találja el az ép kőzetet. A betétek visszapattannak. A behatolási sebesség csökken. És mivel a fúró nem illeszkedik megfelelően a kőzetbe, az ütési energia visszaverődik a fúrórúdról, ahelyett, hogy a kőzet elnyelné. Ez a visszavert energia rezgésként jelentkezik – olyan rezgésként, amelyet a kezében érez, és amely ciklikus fárasztó terhelést jelent a zsinór minden menetes csatlakozásában.

Ha a forgás túl lassú a puha kőzetben, akkor az ellenkező problémát tapasztaljuk. A lapkák túlságosan átfedik egymást az ütések között, így a már széttört anyagot zúzzák újra ahelyett, hogy friss követ vágnának. A fúró porrá őrli a forgácsot, felesleges hőt termel, és a behatolási sebesség csökken, mert a fúró energiát fordít a már porrá aprított anyagra. Eközben a lassú forgás azt jelenti, hogy a forgácsot nem söpörje el elég gyorsan, így a fúrólap elkezd tömörödni. A tömörödött fúrólap puha talajban az eltömődött vízkút és az elégett keményfém lapkák előjátéka.

Nagy átmérőjű fúrófejek kemény kőzetben: Miért a lassúság az egyetlen lehetőség?

Egy 45 milliméteres kúpos gombfúró gránitban teljesen más mechanikai problémát jelent, mint egy 32 milliméteres fúró mészkőben. Minél nagyobb a fúróátmérő, annál nagyobb az érintkezési felület a fúrófelület és a kőzet között. A nagyobb érintkezési felület nagyobb ellenállást jelent a forgással szemben – a fúrónak szélesebb mérőkörön kell leküzdenie a súrlódást – és nagyobb ellenállást a behatolással szemben, mivel az ütési energia több keményfém lapkán oszlik el.

Kemény, sűrű, abrazív kőzetben ez a nagy érintkezési felület Ön ellen dolgozik. Ha egy 45 mm-es fúrót ugyanolyan fordulatszámmal forgat, mint egy 32 mm-es fúrót ugyanabban a formációban, akkor a mérőeszköz soránál a kerületi sebesség arányosan nagyobb – a külső lapkák gyorsabban mozognak, erősebben ütnek és gyorsabban kopnak, mint a középső lapkák. A mérőeszköz sor kopik el először, a fúró átmérője csökken, és hirtelen nem tudja tartani a furatméretet a fúrási program további részében.

A megoldás az ütési frekvencia és a forgási sebesség csökkentése. Az alacsonyabb ütési frekvencia azt jelenti, hogy minden ütésnek több ideje van az energia átvitelére a kőzetbe, és egy megfelelő krátert hoz létre, mielőtt a következő ütés megérkezik. Az alacsonyabb forgási sebesség azt jelenti, hogy a fúró rövidebb távolságot tesz meg az ütések között, biztosítva, hogy a lapkák már repedezett anyagra, ne pedig ép gerincekre érkezzenek. Ez a kombináció tisztább energiaátadást, egyenletesebb lapkakopást eredményez a fúrófelületen, és olyan furatot, amely a méretarányosan marad.

Gyakorlati szempontból egy tipikus 36-45 mm-es kúpos gombfúró esetében kemény gránitban vagy kvarcitban 150-250 fordulat/perc közötti forgási sebességre van szükség – a nagyobb átmérőknél az alsó vég felé. Az ütési frekvenciát vissza kell csökkenteni, hogy az ütési energia magas, az indexelési távolság pedig megfelelő maradjon. A kompromisszum a lassabb behatolás, de egy olyan fúró, amely a megfelelő átmérővel fejezi be a furatot, többet ér, mint egy olyan fúró, amely tíz méteren keresztül gyorsan fúr, majd nem tudja tartani a nyomtávolságot.

Kis átmérőjű fúrófejek lágy kőzetben: A sebesség a barátod

Egy 32 vagy 34 mm-es gomb alakú fúrófej mállott homokkőben, agyagkőben vagy puha mészkőben pont az ellenkező problémával küzd. Az érintkezési felület kicsi, a kőzet gyenge, és a fúrófej viszonylag alacsony ütési energiával gyorsan behatol. Ha ezt a beállítást kemény kőzethez tartozó sebességgel futtatja, a fúró túl sok időt tölt a kőzet ugyanazon pontjával való érintkezésben, újracsiszolódik a vágás helyett, és hőt termel a haladás helyett.

Növeljük a forgási sebességet – 300-400 fordulat/perc, néha magasabbra a kőzettől függően –, és a fúrófej messzebbre mozdul el az ütések között. Minden egyes lapka minden ütésnél friss, repedetlen kőzetet talál el, tiszta forgácsot vágva a por aprítása helyett. A nagyobb forgási sebesség a forgács eltávolításában is segít: a fúrófej forgása mechanikusan kisöpri a törmeléket a hulladéknyílásokból a gyűrűs áramlásba, ahol az öblítővíz fel-le szállítja azt.

A puha kőzetben a kockázati zóna nem a lapkatörés, hanem a nem megfelelő hűtés miatti túlmelegedés és a fúrófej rossz forgácsáramlás miatti tömörödése. A magasabb fordulatszám mindkettőt megoldja a tartózkodási idő csökkentésével és a mechanikai hézag javításával. Csak ne menjen olyan gyorsan, hogy a fúrófej pattogni kezdjen – nagyon puha, morzsalékos talajon a túlzott sebesség azt okozhatja, hogy a fúrófej a felületen csúszkál, ahelyett, hogy beindulna, különösen, ha az előtolási nyomás túl kicsi.

A műszak előtti ellenőrzés, amely megelőzi a legtöbb problémát

Mielőtt beletennél egy kicsit a lyukba, szánj két percet a beállítások ellenőrzésére:

Ellenőrizd, hogy a fúró ütési frekvenciája és forgási sebessége a fúrni kívánt fúróátmérőhöz és kőzettípushoz van-e beállítva – nem ahhoz, amit az előző srác csinált. Azok a beállítások, amelyek tegnap a homokkőn jól működtek, a mai gránitban kicsit rágcsálni fognak.

Győződjön meg róla, hogy a fúrórúd egyenes, és a fúrófej megfelelően illeszkedik a kúpon vagy a meneten. Egy kissé rosszul beállított fúrófej nagy sebességnél lötyögni fog, és a lötyögés a fordulatszám növekedésével egyre rosszabb. Ami a gallérnál finom rezgésként kezdődik, az mélyebben ovális alakú furattá alakul, egyenetlen lapkakopássá és a rúdcsatlakozásnál felgyorsult menetfáradássá.

Mielőtt a fúrófej hozzáérne a sziklához, győződjön meg arról, hogy az öblítővíz tiszta és egyenletesen folyik. A fúrás elkezdése egy részben elzáródott vízjárattal a leggyorsabb módja az új fúrófej túlmelegedésének.

Mindez nem bonyolult. De a különbség egy simán futó fúrási program és egy olyan között, amely a kőzetfúrófejeket és fúrórudakat a vártnál kétszer gyorsabban égeti el, általában azon múlik, hogy valaki rászánta-e azt a két percet a műszak elején.