Bond de productivité

Outre les pneumatiques, le système hydraulique, le moteur et d’autres composants principaux, les outils de forage et le matériau des outils sont des éléments cruciaux pour les performances et la productivité d’une foreuse. Depuis longtemps, la production maison de trépans en carbure cémenté pour outils de forage, de la poudre de carbure aux trépans complets, démarque Sandvik des autres fabricants. Aujourd’hui, l’entreprise lance de nouveaux outils de forage.

« Nous voulions vraiment faire progresser les performances des outils dans les applications de forage hors du trou, explique Robert Grandin, applications souterraines/forage hors du trou chez Sandvik Mining and Rock Technology. Sur le plan de la productivité réelle, il n’y avait pas une grande différence entre les boutons sphériques et les boutons semi-balistiques, pas plus de 5 % environ. On fait beaucoup mieux avec les nouveaux trépans et les nouvelles nuances. »

Ce bond de productivité décrit par Robert Grandin est le fruit de trois éléments : deux nuances innovantes de boutons en carbure, un gain de vitesse du trépan de par sa conception et le perfectionnement du concept de filetage Alpha. 

POWER CARBIDE

Les nouvelles nuances carbure PowerCarbide sont la GC80 (carbure à gradient de fonction) et la SH70 (autodurcissante) qui font partie des nuances carbure haut de gamme de Sandvik.

Les nuances carbure pur, telles que la
Sandvik XT48, affichent la même dureté et la même ténacité sur tout le trépan. Cela permet d’obtenir des performances linéaires sur toute la largeur et la longueur de l’outil. La nouvelle nuance GC80 possède, elle, une pointe résistante à l’usure et une âme dure qui lui confère une résistance à l’usure exceptionnelle dans les conditions de roche abrasives à haute teneur en silicium (SiO2). Dans les conditions de roche non abrasives, l’amélioration constatée est insignifiante, voire nulle.

La nuance SH70 autodurcissante est surtout résistante à la casse des boutons grâce à l’écrouissage de leur surface. Cette caractéristique assure également la résistance à une forte usure et à la rupture même à mesure que le bouton s’use. Le traitement thermique montre les meilleurs résultats dans la roche dure et compétente, en d’autres termes, quand de fortes pressions sont appliquées pendant le forage. Il y a peu ou pas du tout d’amélioration dans la roche tendre ou fissurée.

Ensemble, les nuances GC80 et SH70 offrent des solutions mutuellement complémentaires pour différentes conditions de roche : la nuance à gradient de fonction excelle dans la roche abrasive à haute teneur en silice, la nuance autodurcissante améliore les performances dans la roche dure. Les essais sur le terrain montrent que les performances en mètres forés peuvent progresser jusqu’à 30 % par rapport à une nuance carbure pur.

Un avantage très tangible est la réduction directe du coût par mètre grâce à la longévité accrue de l’outil. Ceci permet de réduire la fréquence du changement du trépan, un gain indéniable en matière de sécurité. L’atelier a également tout à y gagner puisque les interventions de réaffûtage sont espacées de 20 à 30 % par rapport à des nuances carbure classiques.

LE TRÉPAN SPEEDY

Le deuxième outil de forage lancé est le Speedy, un nouveau trépan pour forage hors du trou avec une géométrie de face relevée brevetée et des boutons 100 % balistiques considérablement plus agressifs pour une plus grande pénétration par frappe. « 100 % balistique » signifie que le trépan est muni d’un plus grand nombre de boutons pointus pour pénétrer plus profondément et créer des fissures et des éclats plus importants. En termes plus simples, des boutons 100 % balistiques transmettent plus d’énergie dans la roche, ce qui se traduit par un plus grand volume de roche fracturé par kilowatt de puissance.

Pour compenser leur forme plus agressive et permettre une plus grande transmission de puissance dans la roche, les nouveaux boutons sont en nuance carbure modifiée. Dans ce cas, c’est un processus de production perfectionné avec un nouveau traitement de finition qui rend les boutons plus résistants à la casse.

La face surélevée du trépan Speedy est composée de trois boutons centraux surélevés par rapport aux boutons périphériques. Au départ, seuls ces trois boutons sont en contact avec la roche, un peu à l’image d’un guide pour foret en usinage : les boutons surélevés produisent un petit trou de guidage qui est ensuite élargi par les boutons périphériques. Ceci permet d’obtenir un trépan extrêmement rapide, capable d’améliorer les performances de 10 % et d’une plus longue durée de vie par rapport aux trépans classiques. Le taux de pénétration reste élevé même à mesure que l’outil s’use, ce qui en fait une excellente option pour les applications avec taux de pénétration spécifique.

Ce taux de pénétration supérieur est également le produit d’une autre caractéristique : une évacuation plus efficace. Cette conception brevetée comprend de grandes rainures pour évacuer même les fragments les plus gros et fournir un débit d’air maximal à l’avant du trépan. Ces grandes rainures profondes et larges améliorent le débit d’air et permettent d’évacuer une plus grande quantité de fragments afin de contrebalancer l’attaque plus agressive et éviter le gaspillage d’énergie en cas de deuxième passage nécessaire.

« Nous avons constaté au cours des essais avec des jumbos qu’il est possible de raccourcir le temps de forage de 15 minutes par front de taille avec le trépan Speedy, affirme Robert Grandin. Si la machine fore quatre fronts de taille par jour, ce qui est une moyenne normale, on peut gagner 60 minutes par jour. Quand on tient compte du coût horaire moyen d’un jumbo, cela permet d’économiser plusieurs centaines de dollars par jour et par foreuse. À l’année, on arrive à plus de 100 000 dollars par machine. » 

ALPHA 360

Sandvik lance également une nouvelle version, plus grande, du système d’outils breveté Alpha 330 qui domine depuis 2004 les applications de 43 et 45 mm grâce à des taux de pénétration supérieurs, un forage plus précis et un découplage amélioré des trépans. Les trous plus profonds et de plus grands diamètres sont de plus en plus courants et Sandvik répond à cette tendance avec le nouveau système d’outils Alpha 360.

Le filetage de couplage plus court des trépans, l’une des principales caractéristiques du système Alpha, relocalise la partie sensible du filetage à l’intérieur de la jupe des trépans. Grâce à des forces de levier moindres, une meilleure protection à l’usure et une plus grande résistance à la flexion, cette conception réduit les contraintes de flexion s’exerçant sur le filetage. Le filetage plus court permet également de découpler plus vite le trépan et la tige.

Le nouvel Alpha 360 bénéficie de tous les avantages cités ci-dessus et est optimisé pour les diamètres de trou de 48 à 51 mm. Son concept est tout à fait unique pour cette plage de trous. La nouvelle solution offre une durée de service pouvant atteindre 100 % pour les tiges grâce à la réduction des contraintes de flexion. Amorçage exact et une meilleure rectitude se traduisent par une meilleure qualité du trou. Le découplage rapide et simple est un atout supplémentaire.

« Nous avons déjà des retours d’expérience avec Alpha 360 de la part d’un gros chantier de construction d’infrastructure, souligne Robert Grandin. La durée de service moyenne des tiges était de 2 800 à 3 000 m avec les outils de forage précédents. Avec Alpha 360, elle a atteint jusqu’à 6 000 m. Il n’est donc pas surprenant que les conducteurs de foreuses ne veulent plus utiliser d’autres outils maintenant. »