A kőzetfúró eszközök kutatásának következő kihívásai
A kőzetfúró eszközök nem véletlenül fejlődnek.
Egy jobb gombos fúrófej, egy erősebb fúrórúd, egy megbízhatóbb csatlakozóhüvely vagy egy hosszabb élettartamú száradapter általában évekig tartó anyagkutatás, terepi tesztelés, gyártásfejlesztés és a fúrócsapatok visszajelzéseinek eredménye.
Az iparág hatalmas fejlődésen ment keresztül. A modern keményfém minőségek, a szabályozott hőkezelés, a precíziós menetek, a hidraulikus fúróberendezések, a DTH-rendszerek és a jobb fúrófelület-kialakítások megváltoztatták a kőzetfúrás módját.
De a munka még korántsem ért véget.
A bányászat egyre mélyebbre terjeszkedik. Az alagutakat egyre bonyolultabb talajon fúrják. A vállalkozók nagyobb behatolási arányt, kevesebb állásidőt, pontosabb fúrásokat, biztonságosabb működést és alacsonyabb méterköltséget szeretnének. Ugyanakkor a gyártóknak ellenőrizniük kell a nyersanyagköltségeket, csökkenteniük kell a hulladékot, javítaniuk kell az állandóságot, és versenyezniük kell a globális piacon.
Ezek a nyomások új kutatási prioritásokat teremtenek a kőzetfúró eszközök számára.
1. Tervezési eszközök a pontos alkalmazáshoz
Egy általános fúrófejet kényelmes lehet raktáron tartani, de ritkán jelenti a legjobb megoldást minden munkához.
A kőzet szilárdsága, szívóssága, koptatóképessége, törésmintázata, vízviszonyok, fúró típusa, furatátmérő és a kívánt furatminőség mind befolyásolja a szerszám teljesítményét. A kemény, koptató gránithoz tervezett fúrófej nem biztos, hogy alkalmas repedezett mészkőhöz. Egy könnyű pneumatikus fúrón működő rúd nem biztos, hogy túléli egy modern hidraulikus jumbo ütési energiáját.
A fúrószerszám-fejlesztés következő generációjához alkalmazásspecifikusabb tervekre van szükség.
Ez azt jelenti, hogy mezőadatokat kell használni az egyeztetéshez:
Fúrófelület profilja a kőzet törési viselkedéséhez viszonyítva
Keményfém geometria kopás és ütési körülmények között
Fúrórúd acél feszültséghullám-terhelésnek kitéve
Menetrendszerek nyomaték- és csatlakozási ciklusokhoz
Elrendezés átöblítése a dugványok viselkedésével
Szerszámméretek a fúrótoronyhoz és az alagútkorlátokhoz képest
A cél nem az, hogy végtelen számú, céltalan variációt hozzunk létre. A cél az, hogy világos, jól tesztelt termékcsaládokat építsünk, amelyek valós fúrási problémákat oldanak meg.
2. Javítsa az anyagokat a szívósság elvesztése nélkül
A keményfém, az ötvözött acél, a forrasztóanyagok és a hőkezelés továbbra is a szerszámteljesítmény középpontjában állnak.
A keményfém lapkák esetében a kihívás mindig az egyensúly. A nagyobb keménység javíthatja a kopásállóságot, de a túlzott ridegség lepattogzáshoz vezethet. A nagyobb szívósság ellenáll az ütéseknek, de csökkentheti az abrazív kopással szembeni ellenállást. A lapka geometriája és a rögzítési módszer ugyanúgy befolyásolja az eredményt, mint maga a keményfém minőség.
A fúróacél esetében a kifáradási ellenállás kritikus fontosságú. A fúrórudak nagyfrekvenciás feszültséghullámokat továbbítanak, miközben nyomatékot és hajlító terhelést hordoznak. A kis metallurgiai hibák, a rossz egyenesség, az egyenetlen hőkezelés vagy a sérült menetek a kifáradás kiindulópontjai lehetnek.
A kutatásnak a következőkre kell összpontosítania:
Tisztább és egyenletesebb ötvözött acélok
Továbbfejlesztett keményfém mikroszerkezetek
Jobb keményfém-rögzítő rendszerek
Stabil hőkezelési folyamatok
Korrózió- és kopásvédelem
Felületerősítés kritikus jellemzők körül
Megbízhatóbb kötő- és forrasztóanyagok
A legerősebb anyag nem feltétlenül a legjobb. A legjobb anyag az, amelyik a kívánt fúrási környezetben kiszámíthatóan teljesít.
3. Jobb gyártási rendszerek létrehozása
Egy jó terv is kudarcot vallhat, ha a gyártás következetlen.
A kőzetfúró szerszámok kovácsolás, megmunkálás, menetvágás, gomblyukfúrás, hőkezelés, keményfém beépítés, egyengetés, ellenőrzés és csomagolás feletti ellenőrzést igényelnek. Bármelyik lépésben bekövetkező apró eltérés is nagy különbséget okozhat a terepi teljesítményben.
A hagyományos megmunkálási módszerekkel továbbra is előállíthatók jó szerszámok, de a jövőbeli versenyképesség a rugalmasságtól és az ismételhetőségtől függ. A gyártóknak egyre inkább olyan gyártórendszerekre van szükségük, amelyek számos termékváltozatot képesek kezelni a méretkontroll vagy a szállítási sebesség feláldozása nélkül.
A digitális folyamatirányítás, a CNC megmunkálás, az automatizált ellenőrzés, a nyomon követhetőség és a szabványosított munkautasítások segíthetnek csökkenteni az eltéréseket. Emellett megkönnyítik annak azonosítását is, hogy a hiba hol került a folyamatba.
A cél nem az öncélú automatizálás. Az, hogy minden egyes tétel következetesebb legyen.
4. A minőséget tekintsd többnek a keménységnél
A keménység fontos, de nem egy teljes minőségi szabvány.
Egy fúrófej elérheti a kívánt keménységi szintet, és mégis rosszul tarthatja a gombjait. Egy rúd egyenesnek tűnhet, és mégis belső hibákat tartalmazhat. Egy csatlakozóhüvely menetmérete megfelelő lehet, de az érintkezési minősége gyenge. Egy fúrófej teste tisztának tűnhet, de egyenetlen hőkezelésen esett át.
Egy teljes minőségbiztosítási rendszernek a következőket kell magában foglalnia:
Méretvizsgálat
Menetvastagság-ellenőrzések
Egyenesség-ellenőrzés
Keménységvizsgálat kritikus helyeken
Metallográfiai ellenőrzések szükség esetén
Keményfém gombok retenciós vizsgálata
Felületi állapotvizsgálat
Fáradtság és terepi teljesítmény visszajelzés
Köteg nyomon követhetősége
A végső döntés a terepi teljesítmény, de a gyárnak folyamatadatokra van szüksége ahhoz, hogy megértse, miért teljesít jól egy szerszám, vagy miért hibásodik meg korán.
5. Kapcsolja össze az elméletet a fúrási gyakorlattal
A kutatás csak akkor értékes, ha javítja a valódi fúrást.
Az elméleti modellek képesek megmagyarázni a feszültséghullámokat, a kőzet repedését, a keményfém terhelését, a kipirulási viselkedést, a kifáradást és a kopást. Ezek a modellek hasznosak, ha jobb terveket és megbízhatóbb döntéseket segítenek eligazodni.
De a kőzet változó. A fúrási körülmények egyik irányról a másikra változnak. A kezelői gyakorlat, a fúróberendezés állapota, a víz áramlása, az adagolónyomás és a furat szöge mind befolyásolja az eredményt.
Ezért a laboratóriumi munkának és a terepi kísérleteknek kapcsolatban kell maradniuk.
Egy sikeres kutatási programnak egy gyakorlati körforgáson kell keresztülmennie:
Figyeljen meg egy valódi terepi hibát vagy teljesítménykorlátot.
Készítsen műszaki magyarázatot.
Terv vagy folyamatmódosítás kidolgozása.
Teszteld kontrollált körülmények között.
Ellenőrizze a tényleges fúrási környezetben.
Az eredményt hasznosítsd a következő tervezési ciklusban.
Ez a megközelítés megakadályozza, hogy a kutatás elszakadjon az ügyfelek igényeitől.
6. A szerszámhasználat fejlesztése, nem csak a szerszámtervezés
Még a legjobb fúrószerszám is megsérülhet a nem megfelelő használat miatt.
A helytelen fúrófej-beszerelés, a kopott fúróacél kúpok, a kenés hiánya, a nem megfelelő menetkezelés, a késleltetett utánélezés, a rossz öblítés, a túlzott előtolási erő és a gondatlan eltávolítási módszerek mind lerövidíthetik a szerszám élettartamát.
A kutatásnak ezért ki kell terjednie a technológia alkalmazására.
A szerszámgyártók értéket teremthetnek ellenőrzési útmutatások, karbantartási ajánlások, utánélezési határértékek, illesztési tanácsok és egyszerű diagnosztikai eszközök biztosításával. Az a vevő, aki megérti, miért romlott el egy bit, kisebb valószínűséggel ismétli meg ugyanazt a problémát a következő rendelésnél.
A termék nem csak acél és keményfém. Ez az eredmény, amit a vevő a fúrás után kap.
7. Gyorsabb információmegosztás
A kőzetfúró ipar számára előnyös, ha a gyártók, egyetemek, kutatóintézetek, bányák, alagútfúró vállalkozók és fúróberendezés-beszállítók hasznos műszaki információkat cserélnek egymással.
Egyetlen szervezet sem látja át a teljes képet. A gyártók értik a termelést. A fúrócsapatok látják a terepi hibákat. A kutatócsoportok megvizsgálhatják az anyagokat és a mechanikát. A fúrótorony-beszállítók értik a berendezések viselkedését.
Amikor ezek a csoportok külön dolgoznak, a haladás lassú. Amikor megosztják az adatokat és a teszteredményeket, a termékfejlesztés gyorsabbá és relevánsabbá válik.
A kőzetfúró szerszámok következő jelentős fejlesztése nem feltétlenül egy új anyagból fog származni, hanem a szerszámokat tervező, gyártó, használó és tanulmányozó emberek közötti jobb együttműködésből.
A kutatási cél egyszerű
A végcél nem egy bonyolultabb fúrófej vagy egy lenyűgözőbb katalógus.
Ez egy olyan fúrórendszer, amely hatékonyan töri a kőzetet, megfelelően eltávolítja a forgácsot, tartja a nyomtávolságot, illeszkedik, ellenáll a kifáradásnak, megbízhatóan csatlakozik, és kiszámítható méterenkénti költséget biztosít.
Ezt kellene szolgálnia a standard kutatásnak.
