การวิเคราะห์สาเหตุความล้มเหลวของอุปกรณ์เจาะหินและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเพื่อยืดอายุการใช้งาน
เครื่องมือเจาะหินทำงานในสภาพแวดล้อมทางกลที่ยากลำบากที่สุดแห่งหนึ่งในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ การขุดอุโมงค์ การขุดหิน และการก่อสร้าง ดอกสว่าน ก้านสว่าน ตัวเชื่อมต่อก้าน และข้อต่อ ต้องถ่ายทอดพลังงานจากการกระแทกซ้ำๆ ในขณะที่หมุนภายใต้ภาระและทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีหินกัดกร่อน ฝุ่น น้ำ และการสั่นสะเทือน
เนื่องจากเครื่องมือเหล่านี้เป็นชิ้นส่วนสิ้นเปลือง การสึกหรอจึงเป็นสิ่งที่คาดหวังได้ อย่างไรก็ตาม การชำรุดก่อนกำหนดนั้นแตกต่างจากการสึกหรอตามปกติ การหลุดของปุ่มคาร์ไบด์ ตัวดอกสว่านหัก ความเสียหายของเกลียว การแตกหักของแกน และการแตกร้าวจากความล้าก่อนกำหนด อาจทำให้การเจาะหยุดชะงักก่อนที่เครื่องมือจะถึงอายุการใช้งานที่คาดไว้
กลยุทธ์การใช้งานเครื่องมือเจาะที่มีประสิทธิภาพควรเน้นที่เป้าหมายสองประการ ได้แก่ การระบุสาเหตุที่แท้จริงของความล้มเหลว และการปรับปรุงระบบการเจาะโดยรวม อายุการใช้งานของเครื่องมือขึ้นอยู่กับการออกแบบ คุณภาพวัสดุ กระบวนการผลิต การเลือกเครื่องมือ พารามิเตอร์การทำงาน การบำรุงรักษา และประสบการณ์ของผู้ปฏิบัติงาน
ลักษณะความเสียหายที่พบบ่อยของดอกสว่าน
ความเสียหายของดอกสว่านมักแบ่งออกเป็น การสึกหรอตามปกติ และความเสียหายผิดปกติ การสึกหรอตามปกติเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่อดอกสว่านสัมผัสกับหินและเศษหินจากการเจาะ ส่วนความเสียหายผิดปกติ ได้แก่ เม็ดมีดคาร์ไบด์หัก ปุ่มหลุด ดอกสว่านแตก ใบมีดร้าว และข้อต่อเสียหาย
สำหรับดอกสว่านแบบใบมีด ปีกตัดที่บางอาจสึกหรอเร็วและสูญเสียความเสถียรทางเรขาคณิต เมื่อการสึกหรอในแนวรัศมีเพิ่มขึ้น รูอาจไม่กลม ความต้านทานการหมุนอาจเปลี่ยนแปลง และประสิทธิภาพการตัดอาจลดลง หากตัวเหล็กไม่ให้การรองรับที่เพียงพอสำหรับเม็ดมีดคาร์ไบด์ อาจเกิดการหลุดของเม็ดมีดได้เช่นกัน
ดอกกัดแบบปุ่มกดมีรูปแบบความเสียหายที่แตกต่างกัน ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ การสูญเสียขอบปุ่ม การแตกหักของขอบปุ่ม การแตกร้าวของตัวดอกกัด การ "สูญเสียหัวดอกกัด" และการแตกหักรอบบริเวณที่มีแรงกดสูง ขอบปุ่มมีความเสี่ยงเป็นพิเศษ เนื่องจากมักได้รับแรงกดที่ไม่สม่ำเสมอและแรงกดด้านข้างสูง
เมื่อมีการกระแทกซ้ำๆ อย่างต่อเนื่อง วัสดุรอบรูยึดปุ่มอาจเสียรูปทรงได้ รูอาจค่อยๆ ขยายใหญ่ขึ้นหรือบานออก ทำให้แรงยึดของปุ่มคาร์ไบด์ลดลง หากขนาดของรูยึดปุ่มเล็กเกินไป ความแข็งของตัวดอกสว่านต่ำเกินไป หรือกระบวนการติดตั้งปุ่มไม่สม่ำเสมอ แรงยึดของปุ่มอาจลดลงและในที่สุดอาจทำให้ปุ่มหลุดได้
การเชื่อมประสาน คุณภาพของโลหะผสมที่ใช้ในการเชื่อมประสาน การเตรียมพื้นผิว การควบคุมความร้อน และวิธีการใช้งาน ล้วนมีผลต่อการยึดเกาะของเม็ดมีดคาร์ไบด์ การยึดเกาะของเม็ดมีดคาร์ไบด์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับปัจจัยเพียงอย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันของรูปทรงของเม็ดมีด การออกแบบช่องใส่เม็ดมีด การรองรับจากตัวเหล็ก วิธีการเชื่อมประสาน และสภาวะการเจาะ
การแตกหักและความล้าของตัวดอกสว่าน
การแตกหักของตัวดอกไขควงมักเป็นปัญหาที่เกิดจากความล้า การกระแทกและการหมุนซ้ำๆ ทำให้เกิดความเค้นแบบวัฏจักร โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปทรงเรขาคณิต บริเวณที่มีความเสี่ยงสูงโดยทั่วไป ได้แก่ บริเวณรอยต่อระหว่างปลายก้านและส่วนท้ายของดอกไขควง ด้านล่างของรูยึด และบริเวณที่มีมุมแหลมหรือการเปลี่ยนแปลงหน้าตัดอย่างกะทันหัน
รอยแตกร้าวจากความล้าโดยทั่วไปมักเริ่มต้นจากจุดอ่อน ซึ่งอาจเป็นรอยจากการกลึง มุมภายในที่แหลมคม ความไม่สม่ำเสมอของการอบชุบความร้อนเฉพาะจุด รอยกัดกร่อน สิ่งเจือปนในวัสดุ หรือความเสียหายจากการกระแทกจากการใช้งานที่ไม่ถูกต้อง เมื่อรอยแตกร้าวเริ่มขึ้น การเจาะซ้ำๆ อาจทำให้รอยแตกร้าวขยายตัวจนกระทั่งตัวดอกสว่านแตกหัก
การออกแบบดอกสว่านที่ดีช่วยลดการกระจุกตัวของความเค้น การเปลี่ยนผ่านที่ราบเรียบ ความหนาของผนังที่เหมาะสม รัศมีของส่วนโค้งที่เหมาะสม และการจัดวางปุ่มที่สมดุล ล้วนช่วยกระจายแรงได้สม่ำเสมอยิ่งขึ้น การผลิตต้องหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องของพื้นผิวที่หยาบ การอบชุบความร้อนที่ไม่เหมาะสม และการป้องกันการกัดกร่อนที่ไม่เพียงพอด้วย
การปฏิบัติงานภาคสนามมีความสำคัญไม่แพ้กัน การเจาะที่ไม่ตรงแนว การสัมผัสระหว่างก้านกับดอกสว่านที่ไม่ดี แรงป้อนที่มากเกินไป และการกระแทกเครื่องมือด้วยค้อน อาจทำให้เกิดความเสียหายที่เร่งให้เกิดความล้มเหลวจากความล้าได้
ลักษณะความเสียหายของก้านเจาะ
แท่งเจาะต้องเผชิญกับแรงกระแทก แรงดัด แรงบิด และแรงที่เกิดจากการกัดกร่อนร่วมกัน ดังนั้นจึงต้องมีความแข็งแรงต่อความล้าสูง ความทนทานต่อแรงกระแทก ความต้านทานต่อการสึกหรอ และความต้านทานต่อการแตกร้าวสูง
ความเสียหายที่พบบ่อยที่สุดของแท่งเจาะคือการแตกหัก การแตกหักจากความล้าเกิดขึ้นจากการใช้งานซ้ำๆ และมักเริ่มต้นที่จุดบกพร่องเฉพาะที่ จุดเริ่มต้นที่เป็นไปได้ ได้แก่ สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ รูพรุน จุดขาว ความเสียหายที่พื้นผิว การลดปริมาณคาร์บอน การกัดกร่อน การสึกหรอของเกลียว และการอบชุบความร้อนที่ไม่ดี
การแตกหักแบบเปราะสามารถเกิดขึ้นได้อย่างฉับพลัน อาจปรากฏเป็นพื้นผิวการแตกหักที่เป็นผลึกสว่างโดยมีร่องรอยการเติบโตของความล้าก่อนหน้าน้อยมาก การแตกหักแบบเปราะมักเกี่ยวข้องกับข้อบกพร่องเฉพาะจุดที่รุนแรง ความแข็งมากเกินไป ความเค้นตกค้างที่ไม่เหมาะสม การเปลี่ยนแปลงหน้าตัดอย่างฉับพลัน ข้อบกพร่องในการตีขึ้นรูป หรือสภาวะการอบชุบความร้อนที่ไม่เหมาะสม
การสึกหรอของเกลียวเป็นอีกปัญหาสำคัญ เกลียวที่หลวมหรือเสียหายจะลดการส่งผ่านพลังงานและทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่จุดเชื่อมต่อ ซึ่งอาจเพิ่มภาระการกระแทก ส่งเสริมให้เกิดรอยแตกร้าวจากความล้า และทำให้การประกอบหรือถอดชิ้นส่วนทำได้ยาก การตรวจสอบเกลียวอย่างสม่ำเสมอและการหล่อลื่นที่ถูกต้องจึงเป็นสิ่งจำเป็น
ความเสียหายที่ปลายก้านดอกสว่านอาจเกิดจากความแข็งที่ไม่เหมาะสมได้เช่นกัน ปลายก้านดอกสว่านที่อ่อนเกินไปอาจเสียรูปหรือบานออก ในขณะที่ส่วนที่แข็งเกินไปอาจแตกหรือหักได้เมื่อถูกกระแทก โปรไฟล์การอบชุบความร้อนต้องได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับระบบสว่านและภาระการใช้งานเฉพาะนั้นๆ
ยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือด้วยการออกแบบที่ดีกว่า
อายุการใช้งานของเครื่องมือที่ยาวนานขึ้นเริ่มต้นจากการออกแบบโครงสร้างที่ถูกต้อง สำหรับดอกสว่านแบบปุ่ม ขนาด รูปร่าง ความสูงของส่วนที่ยื่นออกมา และตำแหน่งของปุ่มคาร์ไบด์ควรเหมาะสมกับสภาพหินและการใช้งานในการเจาะ ปุ่มขอบต้องการการรองรับที่เพียงพอเนื่องจากต้องรับแรงด้านข้างและแรงเยื้องศูนย์อย่างรุนแรง
การลดความเอียงของปุ่มที่มากเกินไปจะช่วยกระจายแรงและเพิ่มความต้านทานต่อแรงกระแทกได้ การประกอบที่พอดี การเลือกคุณภาพรูกระดุมที่เหมาะสม และการรองรับตัวดอกสว่านที่แข็งแรงขึ้น จะช่วยให้กระดุมยึดติดแน่นขึ้น
การออกแบบระบบล้างก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน การล้างที่มีประสิทธิภาพจะช่วยขจัดเศษวัสดุที่ติดอยู่ก้นรูและลดการลับคมซ้ำ ระบบล้างที่ดีจะช่วยลดการใช้พลังงาน ลดอุณหภูมิของดอกสว่าน และชะลอการสึกหรอ เมื่อเศษวัสดุไม่ถูกกำจัดออกไปอย่างมีประสิทธิภาพ ดอกสว่านจะต้องบดวัสดุที่แตกแล้วซ้ำๆ ซึ่งจะเพิ่มการสึกหรอทั้งตัวดอกสว่านที่เป็นเหล็กและเม็ดมีดคาร์ไบด์
การออกแบบก้านเจาะควรเอื้อต่ออายุการใช้งานที่ยาวนาน เกลียวที่แม่นยำ รูปทรงเกลียวที่เหมาะสม การชุบแข็งผิวอย่างควบคุม และความตรงที่ดี ล้วนช่วยลดความเสียหายของจุดเชื่อมต่อและความเสี่ยงจากความล้า การรีดหรือวิธีการขึ้นรูปที่ควบคุมได้อื่นๆ อาจช่วยปรับปรุงสภาพผิวในบริเวณที่เลือก แต่กระบวนการสุดท้ายต้องได้รับการตรวจสอบความถูกต้องสำหรับผลิตภัณฑ์เฉพาะนั้นๆ
คุณภาพของวัสดุและการผลิต
การเลือกวัสดุต้องคำนึงถึงความสมดุลระหว่างความเหนียว ความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งแรงต่อความล้า ความต้านทานการกัดกร่อน และความสามารถในการยึดเกาะของคาร์ไบด์ เหล็กสำหรับดอกสว่านและเหล็กสำหรับตัวดอกสว่านควรได้รับการเลือกให้เหมาะสมกับการอบชุบความร้อนและสภาพการเจาะหินที่ต้องการ
บทความต้นฉบับระบุเกรดเหล็กและข้อมูลอ้างอิงประสิทธิภาพในอดีตหลายรายการ ตัวเลขเหล่านี้ไม่ควรนำมาใช้เป็นข้อกำหนดสากล การเลือกใช้วัสดุในปัจจุบันควรพิจารณาจากข้อมูลทางวิศวกรรมที่น่าเชื่อถือ ความสามารถของผู้จำหน่าย รูปทรงของเครื่องมือที่ต้องการ สภาพการเจาะ และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
คุณภาพการผลิตมีความสำคัญไม่แพ้กัน การอบชุบความร้อนต้องได้รับการควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียคาร์บอนมากเกินไป ความแข็งที่ไม่สม่ำเสมอ การแตกร้าวจากการชุบแข็ง หรือความเค้นตกค้างที่ไม่พึงประสงค์ สำหรับดอกสว่านแบบบัดกรี อุปกรณ์ให้ความร้อนควรควบคุมอุณหภูมิได้อย่างสม่ำเสมอและลดการเกิดออกซิเดชันให้น้อยที่สุด พื้นผิวของตัวเหล็กและเม็ดมีดคาร์ไบด์ต้องทำความสะอาดก่อนการเชื่อมต่อ
สำหรับดอกกัดแบบกระดุม การใส่แบบร้อนอาจให้การยึดกระดุมที่มั่นคงในงานขนาดกลางและขนาดใหญ่หลายๆ งาน เมื่อกระบวนการได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม การใส่แบบเย็นก็มีประสิทธิภาพเช่นกัน แต่ต้องอาศัยการเจาะรูที่แม่นยำ การตกแต่งพื้นผิวที่ดี การยึดที่เหมาะสม และการควบคุมการติดตั้งที่เชื่อถือได้
หลักปฏิบัติที่ถูกต้องในการเจาะ
แม้แต่เครื่องมือที่ออกแบบมาอย่างดีก็อาจใช้งานไม่ได้ก่อนกำหนดหากใช้งานไม่ถูกต้อง ผู้ปฏิบัติงานควรปฏิบัติตามหลักปฏิบัติพื้นฐานหลายประการ:
เริ่มทำการเจาะโดยควบคุมการป้อนวัสดุ และรอให้ดอกสว่านเข้าที่ก่อนที่จะใช้กำลังเจาะเต็มที่
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าก้านเจาะ ข้อต่อ และอะแดปเตอร์ก้านเจาะอยู่ในแนวเดียวกันและเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา
ควรล้างหัวเจาะให้สะอาดอยู่เสมอ เพื่อกำจัดเศษวัสดุและทำให้หัวเจาะเย็นลง
หลีกเลี่ยงการเจาะแห้งเมื่อเครื่องมือและการใช้งานจำเป็นต้องมีการล้างทำความสะอาด
ตรวจสอบเครื่องมืออย่างสม่ำเสมอเพื่อหาร่องรอยการสึกหรอ รอยแตก ปุ่มหลวม เกลียวเสียหาย และการกัดกร่อน
ควรลับคมคาร์ไบด์ที่สึกหรอแล้วก่อนที่จะเกิดความเสียหายร้ายแรง
อย่าถอดดอกสว่านโดยใช้ค้อนตอก ให้ใช้เครื่องมือถอดที่เหมาะสมแทน
เมื่อเครื่องมือติดขัด ให้หลีกเลี่ยงการกระแทกอย่างรุนแรง ให้ใช้การล้างอย่างควบคุม และการเคลื่อนที่เข้าและออกอย่างระมัดระวังตามขั้นตอนการใช้งานอย่างปลอดภัยของผู้ผลิตอุปกรณ์
ควรเปลี่ยนชิ้นส่วนชุดเจาะที่สึกหรอหรือเสียหายก่อนที่จะเกิดความเสียหายกับส่วนอื่นๆ ของระบบ
บทสรุป
ความเสียหายของเครื่องมือเจาะหินมักเป็นผลมาจากปัจจัยหลายอย่างที่ทำงานร่วมกันมากกว่าความบกพร่องเพียงอย่างเดียว การแตกร้าวของตัวดอกสว่าน การสูญเสียคาร์ไบด์ การแตกหักของก้านสว่าน และการสึกหรอของเกลียว อาจได้รับอิทธิพลจากการออกแบบ วัสดุ การอบชุบด้วยความร้อน คุณภาพการผลิต สภาพการเจาะ และการใช้งาน
แนวทางที่น่าเชื่อถือที่สุดในการยืดอายุการใช้งานคือการใช้แนวทางแบบองค์รวม: เลือกเครื่องมือที่เหมาะสมกับชนิดของหินและแท่นขุดเจาะ ใช้กระบวนการผลิตที่ควบคุมได้ รักษาพารามิเตอร์การเจาะที่เหมาะสม ตรวจสอบชิ้นส่วนอย่างสม่ำเสมอ และฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานเพื่อหลีกเลี่ยงการกระทำที่ก่อให้เกิดความเสียหาย วิธีนี้จะช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอในการเจาะ ลดเวลาหยุดทำงาน และลดต้นทุนการเจาะโดยรวมต่อเมตร
