ロックドリルビットの研磨：掘削性能を回復させるタイミングと方法
削岩用ドリルビットは消耗品ですが、摩耗の兆候が見られたからといって使い捨てにするべきではありません。適切かつタイムリーな研磨を行うことで、元の切削形状を回復させ、掘削速度を向上させ、ドリルストリングにかかるストレスを軽減し、超硬ボタンやインサートの耐用年数を延ばすことができます。
鉱山、採石場、トンネル工事請負業者、建設チームにとって、ビット研磨は1メートルあたりの掘削コストを削減する最も直接的な方法の一つです。重要なのは、適切なタイミングで研磨を行い、過熱や超硬合金の強度低下を招くことなく表面の損傷を取り除く方法を用いることです。
摩耗したドリルビットが穴あけ効率を低下させる理由
掘削中、超硬ボタンやインサートは岩石に繰り返し衝突し、粉砕します。摩耗性の高い地層では、超硬は徐々に平坦化、丸みを帯びたり、不均一になったりします。切削形状が劣化するにつれて、同じ掘削速度を維持するためには、ビットをより強く押し込む必要が生じます。
摩耗したビットは、いくつかの問題を引き起こす可能性があります。
浸透率が低い。
エネルギー消費量の増加。
ドリルストリングにかかる振動とストレスが増加する。
ロッドの曲がりやねじ山の摩耗のリスクが高まります。
炭化物のひび割れやボタンの破損のリスクが高くなります。
穴の品質が悪く、ゲージのずれも大きい。
ドリルビットは切れ味が鈍くなっても掘削を続けられる場合があるが、それは効率的に動作していることを意味するものではない。岩盤の抵抗が大きくなるため、ドリルのエネルギーの大部分が岩盤を砕くのではなく、工具システムに吸収されてしまうのだ。
適時研削の価値
研削加工は、摩耗した表面層を除去し、超硬合金の切削形状を回復させます。また、浅い疲労亀裂が大きな亀裂に発展してボタン状の破損につながる前に除去することもできます。
これは特に硬くて摩耗性の高い岩石において重要です。微細な表面亀裂は肉眼では見えない場合もありますが、繰り返しの衝撃荷重によって拡大する可能性があります。予防的な研削は、このような損傷した表面を除去し、工具の寿命を延ばすのに役立ちます。
適切に管理された研削プログラムは、ビットから得られる掘削メートル数を大幅に向上させることができます。実際の結果は、岩盤の状態、ビットの設計、超硬合金のグレード、掘削パラメータ、研削品質によって異なりますが、経済的なメリットはしばしば非常に大きくなります。
ボタンビットは、超硬合金とビット本体の状態が良好であれば、通常は複数回研磨し直すことができます。チゼルビット、クロスビット、一体型ビットも、作業形状、フラッシング機構、超硬合金支持部の状態が適切であれば、繰り返し修復可能です。
ボタンビットはいつ研磨すべきですか？
刃を研ぐのに最適なタイミングは、摩耗がひどくなる前です。研ぐのを遅らせすぎると、研磨速度が遅くなり、炭化物がさらに削り取られ、亀裂が深まる可能性があります。
ビットの点検や再研磨が必要な一般的な兆候は以下のとおりです。
浸透率の明らかな低下。
平らなボタン面。
外側のボタン部分のゲージが失われている。
目に見えるひび割れ、「蛇皮状」の模様、または表面の亀裂。
ビット本体の摩耗によって生じる、過剰な超硬突起。
破損または損傷したボタン。
フェイスボタンとゲージボタンの摩耗具合にばらつきがある。
現場で役立つ目安としては、ボタンの平坦面がボタンの直径の約3分の1に近づいた時点で研磨作業を行うという方法があります。これは点検の代わりではなく、あくまでも実用的な目安です。摩耗性の高い岩石の場合は、より頻繁な点検が必要になる場合があります。
掘削深度がまだ許容範囲内に見える場合でも、計画された掘削間隔後に予防的な研削を行うことは有益です。適切な間隔は、岩盤の種類、掘削方法、ボタンの設計、および現場での経験によって異なります。その目的は、目に見える破損に至る前に、初期の疲労損傷を除去することです。
正しい研削方法
研削加工は、熱による損傷を与えることなく、本来の形状を回復させる必要がある。過度の熱は、炭化物の亀裂、炭化物と鋼の結合状態の変化、あるいは新たな表面欠陥の発生につながる可能性がある。
優れた研削工程には以下が含まれます。
研磨する前に、ビットを清掃し、すべてのボタンを点検してください。
損傷した表面材は徐々に除去する。
ボタンの形状と直径に合った研磨カップまたは研磨ピンを使用してください。
十分な冷却を維持すること。湿式研削用に設計された装置の場合は、通常は水を使用する。
過度の圧力をかけたり、グラインダーを同じ場所に長時間保持したりしないでください。
ビット面全体でボタンの形状を均一に復元します。
ゲージボタンをよく確認してください。ボタンによって穴の直径が決まります。
ひどく破損したボタンは、必ず承認された修理方法で取り外してください。
ノミ型ドリルビットとクロスドリルビットの場合、研磨の目的は、元の刃先形状と溝を復元することです。研磨が不均一だと、穴あけの安定性が低下し、ドリルビットが穴の中でうまく回転しなくなる可能性があります。
ビットをアプリケーションに一致させる
研削加工では、不適切なビットの選択を修正することはできません。ビット、ドリル鋼、削岩機、岩盤は一体のシステムとして捉える必要があります。
軟らかく摩耗性の低い岩盤用に選ばれたビットは、硬い石英質の岩盤では急速に摩耗する可能性があります。ある掘削方法用に設計されたボタンパターンは、別の掘削方法には最適ではない場合があります。ビットの直径、フェース形状、超硬合金のグレード、フラッシングホール、ゲージ保護は、作業条件に適合している必要があります。
現場でボタンの破損が頻繁に発生したり、ゲージの摩耗が早かったり、掘削速度が遅かったりする場合は、研削間隔を変更するだけでは解決できない可能性があります。ドリルの衝撃エネルギー、送り力、回転数、フラッシング、ロッドの状態、ビットの仕様などを確認してください。
研削作業を予防保全に組み込む
最も経済的な方法は、ビットの点検と研磨を通常の掘削作業工程に組み込むことです。掘削メートル数、掘削速度、研磨間隔、ビットの破損、岩盤の状態などの記録を残しておきましょう。これらの記録は、時間の経過とともに、各ビットの種類と用途に最適なメンテナンス間隔を特定するのに役立ちます。
切れ味が良く、適切にメンテナンスされた削岩用ドリルビットは、自身の耐用年数を向上させるだけでなく、不要な振動や内部応力を低減することで、ドリルロッド、カップリング、そして削岩機本体を保護します。したがって、適時の研磨は、削岩効率、工具の信頼性、そして掘削全体の経済性を向上させる、実用的なメンテナンス投資と言えるでしょう。
