ドリルビットの交換時期：交換時期を示す4つの兆候と、それを証明する2つの数値
ドリルビットをいつ抜くべきかを知ることは、言うほど簡単ではありません。ビットは通常、壊滅的に故障するのではなく、徐々に劣化し、その劣化は簡単に正当化できます。"まだ切削しています。" "あと数メートルです。" "ここは岩が硬いです。" そして、摩耗したビットを寿命を超えて1メートル進めるごとに、燃料費、ドリルロッドとシャンクアダプターの摩耗、そして最終的にビットが途中で故障したときのダウンタイムに、より多くの費用がかかります。
餡の完成時期を知るには、直感ではなく、測定可能な指標と具体的な数値を用いる方法があります。
シグナル1：浸透率が急激に低下する
ビットの摩耗を示す最も明白な兆候は、同時に最も見過ごされやすいものでもある。1分間に1メートル掘削できていたビットが、突然90秒かかるようになり、さらに2分かかるようになる。そうなると、作業者は送り圧力を強め、掘削速度は依然として低下し、誰もがビットではなく岩盤のせいにするようになる。
簡単なルール：同じ地層、同じドリル、同じパラメータで、穴を掘るのにかかる時間が 30% 以上増えた場合は、ビットが摩耗しています。岩が変わったわけではありません。ドリルが疲れたわけでもありません。ビットです。引き抜いて見てください。
切削面では次のようなことが起こっています。超硬インサートが摩耗すると、岩石との接触面積が増加します。鋭利なボタンは接触面が小さいですが、摩耗したボタンは幅広く平らな接触面を持ちます。接触面積が増えるということは、同じ送り力でも接触圧力が低くなることを意味します。つまり、一回の打撃で岩石を破砕する仕事量が減るということです。ビットはもはや切削しているのではなく、摩擦しているのです。そして、摩擦によって熱が発生し、それが摩耗を加速させ、接触面積をさらに増加させ、切削深さをさらに減少させます。これは、時計に表示される悪循環です。
第二の兆候：穴はもはや丸くない
ドリルビットのゲージ列が摩耗すると、穴の直径が小さくなるだけでなく、穴の形状も不均一になります。ビットを穴の中心に保持するはずのゲージインサートが摩耗して平らになるため、ビットがふらつき始め、結果として、ビット自身が作り出した、実際よりも大きく歪んだ空洞の中で、ビットがずれてしまうのです。
切削屑を見ればそれが分かります。粗い破片が増え、細かい破片が減るのは、ドリルビットが切羽をきれいに切削するのではなく、壁面から岩を剥がしているからです。ドリルの音にもそれが表れます。ビットが不均一な穴の壁に引っかかって離れるたびに、より荒々しく不規則な衝撃音がします。そして、ロッドにもそれが感じられます。不規則な掘削孔内でロッドが曲がるにつれて、振動が増え、時折引っかかるような感覚があります。
生産掘削において、不規則な穴は単なる品質問題にとどまりません。それは、次にその穴に挿入されるビットがリーミングしながら下へ進む必要があり、その結果、ビット自身のゲージ列が早期に摩耗してしまうことを意味します。摩耗したビットが寿命を超えて使用されると、次のビットが切羽に到達する前に損傷を与えてしまう可能性があります。
シグナル３：ドリル音がおかしい
熟練した掘削作業員は、音でドリルビットの状態を診断します。切れ味の良いビットは、打撃のたびに鋭く高周波のパキッという音を発します。これは、エネルギーが効率的に岩盤の破砕に伝わる音です。一方、摩耗したビットは、鈍く低周波のドスンという音を発します。これは、超硬インサートがもはや岩盤に食い込むことができなくなったために、金属同士がぶつかり合う音です。
超硬インサートは、ゲージ列がフェース列よりも早く摩耗するため、ほぼ必ず不均一に摩耗します。そのため、ビットは打撃のたびにわずかに揺れ始めます。この揺れによって独特の金属的な軋み音が発生し、打撃ごとに振動パターンが変化し、打撃のリズムが不規則になります。ビットはもはや穴の底にしっかりと密着せず、中心からずれた打撃のたびに、衝撃波がドリルロッドに横方向に伝わり、シャンクアダプターに跳ね返ってきます。
シグナル4：機械はより少ない成果のために、より懸命に働いている
ビットが摩耗すると、ドリルストリング全体に負荷がかかります。掘削を維持するために必要な送り圧力が徐々に上昇します。摩擦が増加するにつれて、ビットが回転数を維持しようと奮闘するため、回転トルクが増加します。システムが岩石の破砕ではなく熱としてエネルギーを消費するため、作動油の温度が上昇します。燃料消費量が増加します。
これらはすべて測定可能です。掘削装置にデータロギング機能がある場合は、現在のビットの送り圧力、回転トルク、および掘削速度を、同じ地層で新しいビットと比較してください。傾向から、ビットが摩耗しているが機能している状態から、費用がかかる状態に移行した時期がわかります。
データロギング機能のない掘削機では、その違いが体感できます。ドリルが熱くなり、操作レバーが重く感じられ、シフトチェンジが長く感じられます。これは紛れもない事実です。オペレーターが信じたくなくても、機械はビットの作業が完了したことを認識しているのです。
議論に決着をつける2つの数字
主観的なシグナルだけでは不十分な場合、あるいは誰かがそのビットにはまだ生命力があると主張している場合、ここに具体的な数値を示します。
クロスビットとチゼルビットの場合：超硬インサートの摩耗面を測定します。いずれかのインサートの摩耗面が3ミリメートルを超えると、ビットは交換時期です。3ミリメートルは、切削効率が急激に低下し、発熱によってインサートの劣化が加速し始める閾値です。3.5ではありません。3に近いものでもありません。3です。
ボタンビットの場合：残っている超硬突起の長さを測定します。いずれかのボタンが元の高さの3分の2未満まで摩耗している場合（つまり、インサートの3分の1以上が失われている場合）、そのビットは交換時期です。また、いずれかのボタンにひび割れ、欠け、または欠損がある場合も、摩耗度合いに関わらずビットは交換時期です。ひび割れたボタンは剥離して致命的な破損を引き起こし、その結果生じる鋼と岩の接触によってビット本体が破壊される可能性があります。
これらは現場での測定値です。ノギスや摩耗ゲージを使えば、30秒もあれば確認できます。新品のうちにビット本体にペイントマーカーで数値を書き込んでおくと、比較基準として使えます。
ビットを交換する際は、その上にあるものを確認してください。
摩耗したドリルビットは、それ自体が摩耗するだけでなく、それに接続されているすべての部品を摩耗させます。摩耗したビットを引き抜く際は、ドリルロッドのねじ接続部を点検してください。穴の中で揺れ動いていたビットは、ロッドのねじ部に不規則な負荷を伝達し、疲労を加速させています。シャンクアダプターに、中心からずれた衝撃の痕跡がないか確認してください。打撃面の周囲に磨かれたリングがあり、片側がもう一方よりも幅が広い場合は、ビットが斜めに回転し、ピストンが軸からずれた位置に当たっていたことを意味します。ロッドまたはシャンクに損傷が見られる場合は交換してください。摩耗した工具に新しいビットを取り付けると、新しいビットが徐々に摩耗してしまうだけです。
