A Broca Tricônica de Mineração que Dura: Formato dos Dentes, Cuidados com os Rolamentos e os Detalhes que Fazem a Diferença

Uma broca tricônica em uma mina de produção perfura milhares de metros antes de ser descartada — se tudo correr bem. A diferença entre uma broca duradoura e uma que não dura geralmente não é visível na própria broca. Está nas decisões tomadas em relação a ela: qual formato de dente foi utilizado, como o operador cuidou dos mancais e se alguém verificou a temperatura do cone após o último furo.

Eis como as operações de mineração extraem o máximo da vida útil das brocas tricônicas, dividindo-as nas quatro áreas que realmente fazem a diferença.

Primeiro, acerte o formato do dente.

Essa é a decisão que determina tudo o que vem depois. Dois formatos de dentes predominam nas brocas tricônicas para mineração, e eles são projetados para extremos opostos do espectro de dureza.

Dentes esféricos (inserções de botão):Brocas de carboneto curtas e arredondadas, dispostas densamente na superfície do cone. Dentes curtos significam braços de alavanca curtos, o que significa que as pastilhas resistem à flexão e à quebra sob cargas pesadas. O espaçamento denso significa que a carga se distribui por vários pontos de contato. Brocas com dentes esféricos suportam pressão axial extrema e resistem em formações duras e abrasivas onde qualquer coisa mais longa quebraria.

Dentes em cunha (dentes fresados/em forma de cinzel):Dentes longos e pontiagudos usinados no corpo do cone, espaçados mais amplamente. Esses dentes longos penetram profundamente em rochas macias com pressão de contato relativamente baixa. O espaçamento amplo impede que a broca se acumule em formações plásticas.

O modo de falha quando se erra é instrutivo. Coloque uma broca de dentes esféricos em rocha macia, e ela perfura — mas lentamente. Os botões curtos não conseguem penetrar profundamente, e a broca desgasta em vez de sulcar. A broca dura muito tempo, mas o custo por furo é alto porque a sonda fica parada no furo indefinidamente.

Ao inserir uma broca com dentes em forma de cunha em rocha dura e abrasiva, os dentes quebram ou se desgastam em uma fração da vida útil esperada. Os dentes longos suportam muita carga de flexão, e a rocha abrasiva desgasta os dentes fresados ​​mais macios.

A forma dos dentes da broca deve ser adequada à resistência à compressão e à abrasividade da formação. A broca que custa um pouco mais, mas tem o formato de dente correto, compensa a diferença muitas vezes em termos de metragem.

Em seguida, gerencie os três parâmetros relacionados aos rolamentos.

As brocas tricônicas falham em dois pontos: nos dentes e nos rolamentos. Os dentes são visíveis. Os rolamentos, não — e geralmente são os primeiros a falhar se os parâmetros estiverem incorretos.

Peso na broca:O suficiente para cravar os dentes na rocha, nada mais. Após o ponto em que a rocha se fratura eficientemente, o aumento da carga sobre a rocha não aumenta a penetração — apenas sobrecarrega os rolamentos. A vida útil dos rolamentos é inversamente proporcional à carga. Uma broca operando com 20% acima de sua carga sobre a rocha ideal pode perder 40% da vida útil de seus rolamentos sem nenhum ganho em penetração.

Velocidade de rotação:Em rochas macias, uma RPM mais alta significa penetração mais rápida, pois cada dente tem menos trabalho a fazer e mais tempo para se recuperar. Em rochas duras, uma RPM alta é contraproducente. Os dentes não têm tempo de contato suficiente para completar a fratura antes de girarem para longe, e os rolamentos — que aquecem proporcionalmente à RPM — desgastam-se mais rapidamente. Rochas duras exigem RPM mais baixa e WOB mais alto. Rochas macias exigem RPM mais alta e WOB mais baixo.

Ar comprimido:O ar faz mais do que apenas remover detritos. Ele é o sistema de refrigeração dos mancais. O ar flui por passagens internas na broca, resfriando os mancais de deslizamento. Se o volume de ar de refrigeração for insuficiente, os mancais superaquecem. O sintoma clássico: após retirar a broca, um dos cones está visivelmente mais quente que os outros dois. Esse cone quente tem uma passagem de ar bloqueada ou um mancal com defeito. Verifique os três cones após cada furo. Se um estiver mais quente que os outros, investigue antes de reinstalar a broca.

Lista de verificação do operador

São esses pequenos hábitos que diferenciam um bit que cumpre toda a sua vida útil de um que se desgasta precocemente:

Executar em um novo bit.Uma broca nova tem rolamentos novos com folgas mínimas. Se você a usar com a carga máxima (WOB) máxima, os rolamentos podem sofrer desgaste prematuro antes mesmo de se ajustarem. Use a broca nos primeiros metros com a carga reduzida e, em seguida, aumente-a até o valor normal. Esse período de amaciamento é uma garantia barata para o componente mais caro da linha.

Mantenha o buraco limpo.Objetos metálicos — como uma haste de broca quebrada, uma ferramenta que caiu ou um pedaço de vergalhão — podem destruir uma broca tricônica ao contato. Mantenha a área da haste limpa. Não deixe nenhum objeto metálico cair no furo.

Colarinho reto.Uma partida torta submete a broca a uma carga de flexão desde a primeira rotação. Os cones não conseguem cortar uniformemente. A fileira de guias se desgasta de forma irregular. Os rolamentos sofrem carga fora do eixo. Comece devagar e reto, e a broca funcionará corretamente durante toda a sua vida útil.

Nunca interrompa o fluxo de ar com a broca dentro do furo.Os resíduos da perfuração se depositam nas passagens dos mancais e nos vãos do cone. A próxima rotação os tritura e os incorpora aos mancais. Se precisar interromper a perfuração, levante a broca do fundo e mantenha o fluxo de ar até que o furo esteja limpo.

Gire os cones manualmente durante qualquer parada.Se a broca permanecer no furo por um período prolongado, gire os cones manualmente de tempos em tempos e sopre ar para manter os rolamentos livres. Um rolamento que permanece carregado e imóvel em meio aos detritos por muito tempo ficará rígido ao ser reiniciado.

Não utilize hastes de perfuração tortas.Uma haste torta transmite um movimento orbital brusco para a broca. A broca gira descentralizada. Um lado da fileira de guias sofre todo o desgaste. Os rolamentos ficam sujeitos a cargas laterais cíclicas. Uma haste torta é a maneira mais rápida de arruinar uma broca que, de outra forma, estaria em boas condições.

O Efeito Estabilizador

Um estabilizador montado diretamente acima da broca altera a dinâmica de perfuração. Ele mantém a broca centrada no furo, o que significa que os cones cortam uniformemente, a linha de medição se desgasta de maneira uniforme e os rolamentos sofrem carga axial em vez de carga fora do eixo. O resultado é menos vibração, menos desvio e uma vida útil da broca consideravelmente maior.

Estabilizadores com superfícies de contato revestidas com material endurecido ou protegidas com carboneto duram mais do que estabilizadores de aço comum. Quando o estabilizador se desgasta abaixo da medida correta, ele para de funcionar — a broca começa a oscilar e você volta a ter problemas com carga irregular. Observe o diâmetro externo do estabilizador com a mesma atenção que observa o diâmetro da broca.

O padrão

Uma broca tricônica que se desgasta precocemente em uma aplicação de mineração geralmente apresenta um dos três problemas a seguir: formato de dente inadequado para a rocha, parâmetros que sobrecarregaram os rolamentos ou um hábito do operador que a danificou. A broca em si provavelmente estava em boas condições.

Ajuste o formato dos dentes da broca à formação existente. Defina os parâmetros para os rolamentos, não apenas para a penetração. Desenvolva hábitos que protejam a broca. E instale um estabilizador. Nada disso é caro. Tudo isso resulta em maior produtividade.