ข้อต่อก้านเจาะหิน: แบบเรียว แบบเกลียว และแบบ DTH — แบบไหนเหมาะกับสถานการณ์ไหน และเพราะเหตุใด
แท่งเจาะทุกแท่งในโลกมีปลายสองด้าน และชนิดของการเชื่อมต่อที่ปลายเหล่านั้นคือจุดชี้ชะตาของแท่งเจาะ หากเลือกการเชื่อมต่อที่ไม่เหมาะสมกับการใช้งาน คุณจะต้องเสียเวลาทำงานไปกับการแก้ไขปัญหาแท่งเจาะติด เกลียวสึกหรอ และความเสียหายก่อนกำหนด แต่หากเลือกการเชื่อมต่อที่เหมาะสม การเชื่อมต่อเหล่านั้นจะกลายเป็นส่วนสำคัญที่มองไม่เห็นของกระบวนการเจาะ คุณไม่ต้องคิดถึงมันเพราะมันทำงานได้เองโดยอัตโนมัติ
การเจาะหินใช้ข้อต่อหลักๆ สามประเภท ได้แก่ ข้อต่อแบบเรียวสำหรับเครื่องเจาะลมแบบมือถือ ข้อต่อแบบมีไหล่สำหรับเครื่องเจาะไฮดรอลิกและเครื่องเจาะผิวดิน และข้อต่อแบบ DTH สำหรับระบบค้อนเจาะลงหลุม แต่ละประเภทมีหลักการทางฟิสิกส์ รูปแบบความเสียหาย และกฎเกณฑ์เฉพาะของตัวเองในการใช้งานให้ถูกต้อง
ข้อต่อแบบเรียว: รูปทรงเรขาคณิตเรียบง่าย แต่ต้องการความพอดีที่แม่นยำ
การเชื่อมต่อที่พบได้บ่อยที่สุดในการเจาะแบบมือถือขนาดเล็ก — เช่น ดอกสว่านขนาด 22 ถึง 42 มม. ที่ใช้กับสว่านลม — คือการเชื่อมต่อแบบเรียว ดอกสว่านมีเบ้าเรียว ก้านก็มีก้านเรียวที่เข้ากัน และทั้งสองส่วนจะยึดติดกันด้วยแรงเสียดทานเพียงอย่างเดียว ไม่มีเกลียว ไม่มีตัวยึด ไม่มีอะไรเลยนอกจากความพอดีระหว่างพื้นผิวทรงกรวยที่เจียระไนอย่างแม่นยำสองด้าน
มุมเรียวของหัวเจาะนั้นตื้น โดยทั่วไปจะมีมุมรวม 7 องศาหรือ 12 องศา ขึ้นอยู่กับมาตรฐาน ซึ่งหมายความว่าการเชื่อมต่อจะล็อคตัวเอง แรงตามแนวแกนจากสว่านจะดันให้มุมเรียวแน่นขึ้น ดอกสว่านจะยึดติดอยู่เพราะแรงเสียดทานระหว่างสองพื้นผิว คูณด้วยผลของการยึดติดจากมุมตื้น จะมีค่ามากกว่าแรงใดๆ ที่พยายามดึงดอกสว่านออก
ข้อดีของข้อต่อแบบเรียวคือความเรียบง่าย ไม่มีเกลียวที่จะสึกหรอ ไม่มีตัวยึดที่จะเสียหาย ไม่ต้องใช้การกลึงที่ซับซ้อน ข้อเสียคือทุกอย่างขึ้นอยู่กับความแม่นยำของการประกอบ หากความเรียวผิดเพี้ยนไปแม้เพียงเล็กน้อย เช่น ก้านเจาะที่เล็กเกินไปจากการสึกหรอ หรือเบ้าดอกสว่านที่บิดเบี้ยว ก็จะไม่สามารถยึดได้ ดอกสว่านจะหลุดระหว่างการเจาะ และการดึงดอกสว่านที่หลวมออกจากก้นรูนั้นไม่ใช่เรื่องที่ใครอยากแก้ไขอย่างรวดเร็ว
ต้องทำความสะอาดส่วนปลายเรียวก่อนการเชื่อมต่อทุกครั้ง ฝุ่นหิน โคลน หรือสนิมบนพื้นผิวทั้งสองด้านจะขัดขวางการสัมผัสอย่างเต็มที่ และการสัมผัสที่ไม่สมบูรณ์จะทำให้ดอกสว่านหลวม การเช็ดด้วยผ้าอย่างรวดเร็วก็เพียงพอแล้ว แต่การละเลยขั้นตอนนี้เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้ดอกสว่านหลุดในการเจาะแบบเรียว
เมื่อส่วนที่เป็นทรงกรวยสึกหรอ — และมันจะสึกหรอ เพราะทุกครั้งที่ค้อนกระทบ จะเกิดการลื่นไถลเล็กน้อยระหว่างสองพื้นผิว — ดอกสว่านจะเริ่มเข้าไปลึกขึ้นในแกนเหล็ก ในที่สุด ดอกสว่านจะชนกับเบ้าก่อนที่ส่วนที่เป็นทรงกรวยจะเข้าไปจนสุด นั่นคือสัญญาณบอกว่าถึงเวลาต้องเปลี่ยนแล้ว การใช้ส่วนที่เป็นทรงกรวยที่สึกหรอต่อไปจะทำให้เบ้าดอกสว่านเป็นรูปวงรี และเมื่อเบ้าดอกสว่านไม่กลมแล้ว แกนเหล็กใหม่ก็จะไม่สามารถใส่เข้าไปได้อย่างถูกต้องเช่นกัน
การเชื่อมต่อแบบเกลียว R และเกลียว T: ส่วนบ่าของข้อต่อทำหน้าที่สำคัญ
สำหรับหัวเจาะไฮดรอลิกและนิวแมติกขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นชนิดที่ใช้ในการขุดอุโมงค์ การเจาะแบบขั้นบันได และการเจาะเพื่อการผลิต การเชื่อมต่อแบบมีไหล่เกลียวเป็นมาตรฐาน โปรไฟล์ที่พบได้บ่อยที่สุดสองแบบคือ เกลียวรูปตัว R (เกลียวเชือก) และเกลียวรูปตัว T ซึ่งทั้งสองแบบใช้หลักการออกแบบที่ควรทำความเข้าใจ คือ เกลียวทำหน้าที่กำหนดตำแหน่งและขันให้แน่น แต่หน้าสัมผัสของไหล่เกลียวทำหน้าที่รับน้ำหนัก
ในการเชื่อมต่อแบบบ่าที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสม ด้านข้างของเกลียวจะดึงหมุดและกล่องเข้าหากันจนกระทั่งพื้นผิวเรียบเป็นวงแหวน — บ่าของหมุดและหน้าของกล่อง — สัมผัสกันอย่างสมบูรณ์ เมื่อพื้นผิวเหล่านั้นสัมผัสกันแล้ว การขันให้แน่นขึ้นจะบีบอัดพื้นผิวบ่าเข้าหากัน และการสัมผัสระหว่างโลหะกับโลหะนี้จะกลายเป็นเส้นทางรับแรงหลักสำหรับแรงอัดและแรงกระแทก เกลียวส่วนใหญ่จะรับแรงดึงและแรงบิด
การแยกหน้าที่เช่นนี้ — เกลียวรับแรงดึง ไหล่รับแรงอัด — คือเหตุผลที่ทำให้ข้อต่อเหล่านี้ทนทานต่อการเจาะกระแทก หากเกลียวต้องรับแรงกระแทกโดยตรง ความเค้นที่กระจุกตัวอยู่ที่โคนเกลียวจะทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากความล้าภายในไม่กี่ร้อยครั้งแรก แต่ด้วยการถ่ายเทแรงกระแทกผ่านหน้าไหล่แทน เกลียวจึงได้รับการปกป้องจากแรงกระแทกที่รุนแรงที่สุดเป็นส่วนใหญ่
จุดสำคัญในการบำรุงรักษา: หน้าสัมผัสของหัวจับต้องสะอาด เรียบ และไม่เสียหาย รอยบิ่นหรือรอยบุ๋มบนหัวจับจะทำให้การสัมผัสไม่เต็มที่ ซึ่งหมายความว่าส่วนหนึ่งของแรงกระแทกที่ควรจะผ่านหัวจับจะไปผ่านเกลียวแทน นั่นคือสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกลียวเสียหายจากการล้า ตรวจสอบหัวจับทุกครั้งที่ต่อแท่งโลหะ
ระยะห่างของเกลียวก็มีความสำคัญเช่นกัน เกลียวหยาบ—จำนวนเกลียวต่อนิ้วน้อยกว่า—ประกอบได้เร็วกว่าและมีโอกาสน้อยที่จะเกิดการขันเกลียวผิดพลาดระหว่างการเปลี่ยนก้านอย่างรวดเร็ว แต่จะให้แรงงัดเชิงกลน้อยกว่า เกลียวละเอียดให้การประกอบที่แม่นยำกว่าและแรงยึดที่มากกว่าสำหรับแรงบิดเท่ากัน แต่จะเสียหายได้ง่ายกว่าและเชื่อมต่อได้ช้ากว่า การเลือกใช้เกลียวหยาบหรือเกลียวละเอียดเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างความเร็วและความแม่นยำ ซึ่งขึ้นอยู่กับการใช้งานเจาะเฉพาะด้าน
การเชื่อมต่อ DTH: ที่ที่ Hammer อาศัยอยู่
ระบบค้อนเจาะลงหลุมใช้หลักการเชื่อมต่อที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง ก้านเจาะไม่ได้แค่ส่งผ่านการหมุนและการป้อนเท่านั้น แต่ยังส่งผ่านอากาศแรงดันสูงผ่านแกนกลางเพื่อขับเคลื่อนลูกสูบของค้อนด้วย และการเชื่อมต่อระหว่างก้านเจาะกับค้อนต้องรับมือกับทั้งหมดนั้น รวมถึงแรงกระแทกจากการกระแทกของค้อนด้วย
โดยทั่วไปแล้ว การเชื่อมต่อระหว่างก้านเจาะกับค้อนแบบ DTH จะใช้การออกแบบแบบมีบ่าและหน้าเรียบ โดยมีส่วนเกลียวสั้น เกลียวมีความหยาบและแข็งแรง ออกแบบมาเพื่อการประกอบและถอดออกอย่างรวดเร็วในภาคสนาม มากกว่าความต้องการการซีลแรงบิดสูงของท่อเจาะน้ำมัน หน้าบ่าจะรับแรงกดจากแรงดันป้อน ในขณะที่เกลียวจะรับแรงดึงเมื่อดึงออกและแรงบิดระหว่างการหมุน
ปลายด้านที่เป็นเกลียวภายนอกมักจะอยู่บนแกน ส่วนด้านที่เป็นกล่องจะอยู่ที่หัวด้านหลังของค้อน การจัดเรียงแบบนี้หมายความว่าเกลียวภายนอกที่เสี่ยงต่อการเสียหายมากกว่าจะอยู่บนชิ้นส่วนที่ราคาถูกกว่าและเปลี่ยนได้ง่ายกว่า หากเกลียวเสียหาย คุณก็แค่เปลี่ยนส่วนของแกน ไม่ใช่เปลี่ยนค้อนทั้งอัน
อันตรายเฉพาะอย่างหนึ่งของระบบ DTH คือ อากาศแรงดันสูงที่ไหลผ่านจุดเชื่อมต่ออาจพัดพาอนุภาคหินขนาดเล็กที่กัดกร่อนพื้นผิวการซีลเมื่อเวลาผ่านไป จุดเชื่อมต่อที่ปิดสนิทเมื่อใหม่ อาจเกิดการรั่วซึมได้หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน และการรั่วซึมของอากาศผ่านจุดเชื่อมต่อหมายถึงอากาศที่ไปถึงค้อนน้อยลง ซึ่งหมายถึงพลังงานกระแทกน้อยลงและการเจาะที่ช้าลง ตรวจสอบการรั่วซึมของอากาศที่จุดเชื่อมต่อระหว่างก้านกับค้อนเป็นระยะ โดยการสัมผัสหาอากาศที่รั่วออกมาขณะที่คอมเพรสเซอร์ทำงาน แต่ค้อนไม่ได้ทำงาน
ควรจับคู่กับอะไร และเพราะเหตุใด
ชนิดของข้อต่อควรเหมาะสมกับดอกสว่าน ขนาดรู และสภาพพื้นดิน ข้อต่อแบบเรียวเหมาะสำหรับงานเจาะขนาดเล็กด้วยเครื่องมือมือถือ เพราะรวดเร็ว ง่าย และทนทานต่อสภาพหน้างาน ข้อต่อแบบมีไหล่เกลียวจำเป็นสำหรับการเจาะขนาดใหญ่ในงานผลิต เนื่องจากมีแรงกดสูงกว่า และผลที่ตามมาจากการหลวมของดอกสว่านนั้นร้ายแรงกว่าและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า ข้อต่อแบบ DTH จำเป็นต้องใช้เมื่อมีการใช้ค้อนที่ก้นรู เพราะข้อต่อต้องส่งผ่านทั้งอากาศและกำลังเชิงกล
การใช้หัวต่อหลายประเภทผสมกันในสถานที่เจาะเดียวกันไม่ใช่ปัญหา ตราบใดที่ทุกคนรู้ว่าอะไรใช้กับอะไร ปัญหาจะเริ่มขึ้นเมื่อมีคนหยิบดอกสว่านแบบเรียวแล้วพยายามใช้กับแกนเกลียวเพราะคิดว่ามันน่าจะพอดีกัน แต่จริงๆ แล้วมันไม่พอดี หัวต่อคือส่วนเชื่อมต่อระหว่างพลังงานกับหิน และถ้าส่วนเชื่อมต่อนี้ไม่ถูกต้อง ทุกอย่างที่อยู่ถัดไปก็จะทำงานไม่ได้อย่างถูกต้อง
