Skok produktywności

Narzędzia do skał i materiały, z których je zrobiono, istotnie wpływają w na produktywność wiertnicy oraz jej pneumatykę, hydraulikę, funkcjonowanie silnika i innych podzespołów. Zasadnicze znaczenie ma to, iż firma Sandvik kontroluje cały proces produkcyjny – od sproszkowanego węglika aż po gotowe koronki.

– Chcieliśmy uzyskać większą wydajność narzędzi do skał w zastosowaniach z górnym młotkiem – mówi  Robert Grandin, kierownik produktu ds. narzędzi z gór-
nym młotkiem do pracy w kopalniach podziemnych w firmie Sandvik Mining and Rock Technology.

– W konwencjonalnych narzędziach różnica w produktywności między węglikami kulistymi a semibalistycznymi nie przekraczała 5 procent.  Dzięki nowym gatunkom i koronkom możemy osiągnąć znacznie więcej.

Na skok produktywności opisywany przez Gradina składają się trzy elementy: dwa innowacyjne gatunki węglika, nowa, szybka konstrukcja koronki i rozbudowanie stosowanej już z powodzeniem koncepcji Alpha.

POWER CARBIDE

Nowe gatunki węglika, określane łącznie jako  PowerCarbide – razem z innymi gatunkami klasy premium firmy Sandvik – to gatunki gradientowe GC80 oraz samohartujące SH70.

Znane gatunki węglika, takie jak  Sandvik XT48, mają taką samą twardość i udarność w całym wiertle. Oznacza to linearną pracę przez cały przekrój narzędzia. Nowy gatunek gradientowy GC80 ma twardy, odporny na ścieranie wierzchołek i wysoko udarny rdzeń, co zapewnia wyjątkowo dużą odporność na zużycie, zwłaszcza w skałach ścieralnych z wysoką zawartością krzemionki (SiO²). W wypadku skał o małej ścieralności efekty są małe lub pomijalne. 

Samohartujący się gatunek SH70 zapewnia wysoką odporność na pękanie węglików dzięki hartującemu efektowi powierzchni. Oznacza to także odporność na ścieranie, nawet po dłuższym czasie eksploatacji.  Efekt hartowania jest największy w twardych skałach, kiedy w trakcie wiercenia powstaje wysokie ciśnienie. W wypadku skał miękkich brak jest efektów lub są one niewielkie.  

Gatunki GC80 i SH70 oferują uzupełniające się rozwiązania dla różnych rodzajów skał: gatunek gradientowy sprawdza się w wypadku skał o dużej ścieralności, z wysoką zawartością krzemionki, natomiast samohartujący się gatunek SH70 optymalizuje wiercenie w twardych skałach. Testy robocze pokazują, że wydajność, mierzona w metrach wykonanych otworów zwiększa się do 30 procent w porównaniu z konwencjonalnymi gatunkami węglika. 

Zauważalna korzyść to zmniejszenie kosztów w przeliczeniu na metr otworu. Dzięki większej trwałości narzędzi skraca sie ponadto czas wymiany koronek, a także możliwe jest wydłużenie okresów między ostrzeniem narzędzi o 20 do 30 procent w porównaniu ze standardowymi gatunkami węglika. 

SPEEDY

druga nowość firmy Sandvik w wyposażeniu narzędzi do skał to koronka Speedy. Jest to nowe wiertło z górnym młotkiem. Wiertło to cechuje się opatentowaną podniesioną przednią geometrią i bardziej efektywnymi, w  pełni balistycznymi węglikami. „W pełni balistyczne” oznacza bardziej ostre koronki, co daje głębszą penetrację i powstawanie większych pęknięć i wiórów. W pełni balistyczne koronki wchodzą w skałę z większą energią, co skutkuje większą wydajnością wiercenia w przeliczeniu na kilowat mocy wiertła. 

Aby zrównoważyć ten kształt i zadziałać większą energią na skałę, nowe koronki mają ulepszony gatunek węglika. Jest to możliwe dzięki ich produkcji z użyciem obróbki następczej, co sprawia, że są bardziej odpornymi na złamanie. 

Podniesione czoło koronki Speedy oznacza, że trzy czołowe węgliki są położone wyżej niż węgliki obwodowe. Początkowo kontakt z powierzchnią skały mają zatem tylko węgliki czołowe, wskutek czego proces wiercenia przypomina wiercenie pilotowe w obróbce metali: węgliki czołowe najpierw tworzą mniejszy otwór pilotażowy, który następnie jest sukcesywnie powiększany przez węgliki obwodowe. Oznacza to szybką pracę koronki większą wydajność nawet o 10 procent oraz dłuższy okres eksploatacji narzędzia w porównaniu koronkami konwencjonalnymi. Stopień penetracji pozostaje wysoki nawet po pewnym zużyciu wiertła. Dzięki temu koronka Speedy to niezawodne rozwiązanie tam, gdzie wymaga się określonej głębokości penetracji. 

Wyższy stopień penetracji koronki Speedy to także rezultat efektywnego spłukiwania. Opatentowana konstrukcja obejmuje duże rowki łyżkowe do wydajnego spłukiwania nawet dość dużych wiórów i zapewnia maksymalną siłę spłukiwania na czole koronki. Oznacza to mocny strumień, co równoważy bardziej agresywne wiercenie i pozwala unikać strat energii. 

– W czasie testów dzięki zastosowaniu koronki Speedy skrócono o 15 procent  czas wiercenia dla jednego przodka – podkreśla Grandin. – Jeśli wiertnica wierci zazwyczaj w czterech przodkach dziennie, oszczędność wyniesie 60 minut. Oznacza to oszczędności rzędu setek dolarów na dzień.  

ALPHA 360

Sandvik wprowadza na rynek nową, większą wersję opatentowanego systemu narzędziowego Alpha 330, który od 2004 r. dominuje w wierceniu otworów 43- i  45-milimetrowych. Oferuje większy stopień penetracji, bardziej precyzyjne wiercenie i ulepszone rozłączanie koronek. Nowy system Alpha 360 jest odpowiedzią na coraz częstsze zapotrzebowanie na większe i głębsze otwory. Krótszy gwint w tych koronkach, będący główną właściwością systemu Alpha, przenosi wrażliwą sekcję gwintową na krawędź koronki. Dzięki mniejszym siłom podnoszącym, lepszej ochronie przed ścieraniem i mniejszej wrażliwości na zginanie zmniejsza się nacisk na gwint. Krótszy gwint ułatwia także rozłączanie koronki. 

Wszystkie wymienione tu korzyści dotyczą oczywiście także Alpha 360, ale działanie nowego „wielkiego brata” jest zoptymalizowane dla otworów 48- and 51-milimetrowych. Jest to więc unikatowe rozwiązanie dla otworów o tej wielkości. Przedłuża ono o 100 procent okres eksploatacji żerdzi dzięki mniejszym siłom zginającym. Precyzyjne kołnierze i większa prostoliniowość skutkują lepszą jakością otworu. Korzystne jest szybkie i łatwe rozłączanie.

– Mamy już pierwsze doświadczenia co do systemu Alpha 360 uzyskane podczas realizacji  projektu budowlanego w Skandynawii – mówi Grandin. – Kiedy zastosowano poprzednie narzędzia, średnia trwałość żerdzi wiertniczej wynosiła 2800–3000 metrów, obecnie dochodzi do 6000 metrów. Nic więc dziwnego, że operatorzy konsekwentnie wybierają teraz nowy system.