Bergborrståltyper: Integrerade, avtagbara och förlängningsverktyg
Bergborrningsprestanda beror på mer än själva borriggen eller bergborren. Borrstålet, borrkronan, skaftets anslutning och kopplingssystem avgör hur effektivt slagenergi och rotationsmoment når berget. Att välja rätt bergborrverktyg påverkar borrhastighet, hålets rakhet, underhållsarbetsbelastning, verktygsförbrukning och driftskostnader.
Bergborrverktyg som används med konventionella topphammarborrar delas vanligtvis in i tre grupper: integrerat borrstål, avtagbart borrstål och förlängningsborrverktyg. Varje design har en annan struktur, driftsområde och ekonomiska fördelar. Att förstå dessa skillnader hjälper entreprenörer, gruvor och stenbrottsoperatörer att anpassa verktygssystemet till bergförhållanden och borrdjup.
Hur bergborrstål överför energi
En konventionell topphammarborr överför både slagenergi och rotation genom borrstålet. Kolven träffar skaftänden och skapar en spänningsvåg som färdas längs stålet till borrkronan. Samtidigt applicerar maskinen rotations- och matningskraft så att borrkronan upprepade gånger träffar nya bergområden.
Detta skiljer sig från sänkborrning. I ett sänkborrningssystem arbetar hammaren nära botten av hålet, omedelbart bakom sänkborrkronan. Borröret överför huvudsakligen rotation, matningskraft och spolluft; det bär inte samma upprepade slagenergi från en topphammare. Av denna anledning beskrivs verktygen som används vid topphammarborrning generellt som borrstål, medan sänkborrverktyg normalt beskrivs som borrör, hammare och borrkronor.
För topphammarapplikationer är borrstålets huvudsyfte att överföra slagenergi och vridmoment med minimal förlust samtidigt som tillräcklig hållfasthet, utmattningsbeständighet och slitstyrka bibehålls.
Integrerat borrstål för borrning av grunda hål
Integralborrstål tillverkas som en enda enhet. Ena änden smids till ett skaft som passar bergborren, medan den motsatta änden smids till en borrkronsektion försedd med hårdmetallinsatser eller knappar. Vanliga material inkluderar ihåligt sexkantigt borrstål, ofta med tvärgående planmått som 19 mm, 22 mm och 25 mm.
Eftersom borrkronan och stålet är permanent sammankopplade har integrerat borrstål ingen separat förbindelse mellan stången och borrkronan. Detta ger flera fördelar:
Ingen risk att tappa bort ett löstagbart borr i hålet.
Bra överföring av slagenergi eftersom det inte finns någon koppling mellan bit och stång.
Hög motståndskraft mot stötar och vridmoment för sin storlek.
Enkel utdragning från grunda spränghål.
Enkel manövrering för borrning av korta hål med liten diameter.
Integralborrstål används ofta i mjukt till medeltungt berg, hål med liten diameter, stenbrott, byggnation och lättare gruvdrift. Det är särskilt praktiskt där borrdjupen är begränsade och snabba verktygsbyten är viktigare än maximal återanvändbarhet.
Borrformen bör väljas efter berget. Integrerade borr av mejseltyp är lätta att slipa om och kan erbjuda god ekonomi under lämpliga förhållanden. Kors- eller flereggade borr kan förbättra stabiliteten i mjukt, sprickigt eller hårt sprucket berg eftersom de minskar risken för att borrspetset fastnar i hålet. Treeggade konstruktioner kan också ge generösa spolspår, vilket hjälper till att ta bort borrkax och minska hårdmetallslitage.
Knappborrsstål är generellt bättre lämpade för lättpenetrerande berg med låg slipkraft. Deras värde kommer från minskat behov av efterslipning, men hårdmetall- och stålkroppen bör uppnå en någorlunda balanserad livslängd för att verktyget ska förbli ekonomiskt.
Den största begränsningen med integrerade borrstål är att när borränden är allvarligt skadad kan hela verktyget behöva tas ur bruk. Operatörer måste också hålla ett lager av flera borrstål i olika längder, vilket kan öka transport-, lagrings- och slipningskraven.
Avtagbart borrstål för flexibelt verktygsbyte
Avtagbart borrstål använder en avtagbar borrkrona som är ansluten till en separat borrstång. Anslutningen kan använda en konisk eller en gängad koppling, beroende på verktygets design och tillämpning. Om man tar bort borrkronan återstår borrstången, ofta kallad borrstål eller borrstång.
Den största fördelen med ett avtagbart system är flexibiliteten vid service. När borret slits ut kan det bytas ut utan att stången behöver kasseras. Om stången går sönder nära en anslutning kan den ibland repareras genom att konan eller gängan bearbetas om istället för att byta ut hela enheten.
Ett avtagbart system kan också stödja djupare borrning. Ett enda borrspett kan borra ett djupt hål medan stänger av olika längder byts ut allt eftersom hålet fortskrider. Detta gör det möjligt att bibehålla hålkvaliteten samtidigt som antalet kompletta verktyg som måste bäras till arbetsytan begränsas.
Andra fördelar inkluderar:
Lägre transportvolym för slipning och service av borr.
Separat val av stångmaterial och borrmaterial.
Potentiellt längre livslängd för stångkroppen.
Förenklad förvaring av bits och stänger.
Minska spill när bara borret har gått sönder.
Varje koppling medför dock en möjlig förlust av slagenergi och en ytterligare svag punkt. Koniska kopplingar, gängade kopplingar med samma diameter och störda gängade kopplingar kan alla ha olika energiförlustegenskaper. Slitage, dålig tillverkningskvalitet, otillräcklig åtdragning eller skadade gängor kan göra att borret lossnar. En lös borrkoppling kan accelerera slitage, skada borret och minska borreffektiviteten.
Av denna anledning är avtagbart borrstål mest effektivt när underhåll av anslutningar behandlas som en rutinmässig driftsuppgift. Operatörer bör inspektera gängor eller koner, hålla anslutningarna rena, använda lämpligt smörjmedel där så är tillämpligt och byta ut slitna delar innan de orsakar sekundära skador.
Förlängningsborrstänger för djupare hål
Förlängningsborrverktyg är konstruerade för längre hål. De består av en skaftadapter eller skaftsektion, en eller flera förlängningsstänger, kopplingar och ett borrstycke. Denna konfiguration används vanligtvis för bänkborrning, driftborrning och andra djupare hålapplikationer där stål i ett stycke skulle vara opraktiskt.
Moderna förlängningsstänger använder ofta gängade anslutningar. Vanliga gängprofiler inkluderar vågformade och omvända stödformade former, konstruerade för att bära stötbelastning, rotation och matningskraft. Förlängningsstänger finns i olika sexkantiga och runda dimensioner, där rätt storlek bestäms av bergborrmaskinen, erforderlig håldiameter, borrdjup och förväntade driftsförhållanden.
Ett viktigt slitageområde är gängan. Under goda borrförhållanden kan livslängden för en förlängningsstång till stor del bestämmas av gängslitage snarare än av att stångkroppen har gått sönder. Ett sätt att förbättra den ekonomiska livslängden är att använda en förlängd gängsektion. När den första gängsektionen slits kan den tas bort och den andra sektionen tas i bruk.
Denna metod kan vara särskilt värdefull för större karburerade borrstänger. Den undviker svårigheten att bearbeta en sliten gänga efter att det ursprungliga härdade ytskiktet har tagits bort. Kopplingar som används med längre gängsektioner måste ha ett lämpligt inre stopp för att positionera stängerna korrekt.
Att välja rätt borrverktygssystem
Det bästa bergborrverktyget är inte bara den starkaste eller billigaste komponenten. Det är det system som bäst matchar borrdjup, berghårdhet, nötningsförmåga, fog, håldiameter, borrmodell och underhållskapacitet.
Integrerat borrstål är vanligtvis det praktiska valet för grunda hål med liten diameter och enkla borrförhållanden. Avtagbart borrstål erbjuder mer ekonomiskt borrborrbyte och större flexibilitet när borrförhållandena varierar. Förlängningsborrsystem är den föredragna lösningen för djupare hål som kräver flera stänger och kontrollerade anslutningar.
Operatörer bör också använda ett planerat intervall av borrstålslängder och borrkronsdiametrar. I en borrstålsuppsättning kan varje efterföljande verktyg skilja sig åt i längd och borrkronsdiameter. Lämplig längdskillnad beror på bergets hårdhet och matningslängd, medan borrkronsdiametern vanligtvis minskas allt eftersom hålet fördjupas. Detta bidrar till att bibehålla borreffektiviteten och gör att den slutliga hålstorleken förblir kompatibel med den avsedda sprängladdningen eller andra krav för hålanvändningen.
