Uma broca com botão central elevado consegue segurar o medidor por mais tempo sem comprometer a penetração?
Quando uma broca de botão roscada é descartada, geralmente não é porque todos os botões de carboneto falharam.
Isso ocorre porque a broca perdeu a espessura.
Quando o diâmetro externo se desgasta abaixo do limite aceitável, o furo perfurado fica subdimensionado. Isso cria problemas posteriormente: baixa precisão do furo, dificuldade de carregamento, qualidade duvidosa dos furos para parafusos e resultados de detonação menos previsíveis. Na mineração e no desenvolvimento de túneis, uma broca que perde a bitola pode afetar muito mais do que apenas o seu custo por metro.
A resposta óbvia parece simples: adicionar mais botões de medidor.
Mas o design de bits de botão nunca é tão simples.
O espaço na face de corte é limitado. Adicionar mais botões de metal duro ou botões maiores pode reduzir a força de impacto disponível em cada botão. Um layout inadequado da face de corte também pode restringir a lavagem e dificultar a remoção dos detritos. O resultado pode ser uma penetração mais lenta, maior retrituração ou desgaste acelerado em outra parte da broca.
Uma face com o centro elevado é uma das abordagens para resolver esse problema de design.
Por que avaliar as perdas é tão importante?
Os botões de medição estão posicionados ao redor da borda externa da broca. Sua função é manter o diâmetro do furo enquanto a broca perfura e gira. Eles ficam expostos à abrasão severa da parede do furo, especialmente em rochas duras ou abrasivas.
Quando os botões do calibrador se desgastam, a broca começa a cortar um furo menor. Isso pode parecer insignificante a princípio, mas os efeitos podem se acumular:
O diâmetro do furo torna-se menos consistente.
O alinhamento dos furos de perfuração pode ser afetado.
As operações subsequentes de detonação ou aparafusamento tornam-se menos previsíveis.
Os intervalos de retificação podem ser reduzidos.
A broca atinge seu diâmetro de descarte mais cedo.
Para uma empresa de perfuração, a vida útil da broca é frequentemente um fator importante no custo real de uma broca roscada. Uma broca com excelente penetração, mas com vida útil curta, pode não ser a ferramenta mais econômica para o trabalho.
O desafio é melhorar a proteção da bitola sem criar uma superfície que dificulte a perfuração.
A relação de compromisso nas faces de bits convencionais
Em uma face de botão convencional, o espaço é limitado. Botões de medição, botões frontais, orifícios de lavagem e ranhuras competem pela mesma área.
Aumentar o número de botões de medição pode ajudar a distribuir o desgaste e preservar o diâmetro. No entanto, isso também pode reduzir o espaço disponível para a limpeza dos furos. Se os detritos não puderem sair do furo de forma eficiente, eles podem ser esmagados novamente sob a broca. Isso desperdiça energia de impacto e pode retardar a penetração.
A adição de pastilhas de carboneto maiores traz outra desvantagem. A energia de impacto disponível é distribuída por mais pontos de contato. Se o projeto não for bem elaborado, a força de esmagamento aplicada a cada pastilha pode diminuir. Em rochas duras, isso pode reduzir a eficiência do processo de quebra.
Por isso, a escolha de um botão não deve se basear apenas na quantidade de botões. A posição, a altura, o ângulo, o nivelamento e o perfil da face influenciam o desempenho.
O que muda um rosto com o centro elevado
Um design com centro elevado eleva parte da face frontal acima do nível dos botões do medidor. Um pequeno número de botões centrais ou frontais fica ligeiramente mais alto que os botões externos, criando um degrau mais pronunciado no perfil da face.
Essa dimensão vertical extra oferece ao designer mais espaço para trabalhar.
A broca permite acomodar botões de medição adicionais, mantendo espaço útil para furos de lavagem e ranhuras de drenagem maiores. O centro elevado também cria um perfil levemente rebaixado no fundo do furo durante a perfuração. Isso altera a forma como os botões frontais se encaixam na rocha e como os detritos se afastam da zona de britagem.
O objetivo não é simplesmente tornar o rosto mais complexo. O objetivo é melhorar a relação entre três necessidades concorrentes:
Proteção do medidor
Eficiência na quebra de rochas
Evacuação de cortes
Quando esses três elementos estão equilibrados, a broca consegue manter o diâmetro por mais tempo, ao mesmo tempo que mantém um ciclo de perfuração produtivo.
Uma melhor lavagem pode reduzir a necessidade de trituração adicional.
A importância da descarga de gases é facilmente subestimada até que se torne um problema.
Quando fragmentos de rocha permanecem no fundo do furo, a broca gasta energia quebrando material que já foi quebrado. Isso é frequentemente chamado de re-britagem. Esse processo não contribui para o avanço eficiente do furo e pode aumentar o calor e o desgaste na face da broca.
Um design de broca com centro elevado pode criar mais espaço para passagens de lavagem maiores ou melhor posicionadas. Se o layout de lavagem melhorar o movimento da água e dos detritos, estes podem sair da frente de perfuração mais rapidamente. Isso permite que os botões de metal duro entrem em contato com a rocha fresca de forma mais consistente.
O resultado pode ser uma perfuração mais limpa, redução de quebras secundárias e um desempenho de penetração mais estável.
O benefício real depende do tipo de rocha, dos parâmetros de perfuração, das condições de lavagem com ar ou água e do restante da coluna de perfuração. Mas o princípio é sólido: uma broca que evacua os detritos de forma eficaz dá aos seus botões de carboneto uma melhor chance de trabalhar com eficiência.
Mais botões não significam automaticamente uma perfuração mais lenta.
É razoável preocupar-se com o fato de que a adição de botões de medição possa diluir a energia do impacto.
No entanto, um design bem elaborado com centro elevado pode resolver esse problema, controlando a altura e o acionamento dos botões frontais. Em vez de forçar todos os botões a entrarem em contato com a pedra exatamente da mesma maneira, o perfil escalonado pode guiar a forma como a face interage com a pedra.
Os botões frontais salientes iniciam o padrão de quebra. Os botões de medição mantêm a parede do furo. Orifícios de lavagem maiores ajudam a remover os cavacos. A face é projetada como um sistema, não como uma coleção de insertos de metal duro individuais.
Essa distinção é importante.
Uma broca mal projetada, com muitos botões, pode perfurar mais lentamente. Uma broca bem projetada, com um perfil de face aprimorado, pode manter a penetração, reduzindo o reesmagamento e melhorando a remoção dos detritos.
Por isso, os testes de campo continuam sendo essenciais. A mesma broca pode se comportar de maneira diferente em granito abrasivo, rocha fraturada, solo úmido ou em uma frente de túnel com geologia variável.
Onde os botões com centro saliente podem ser úteis
Brocas roscadas com centro elevado podem ser adequadas para aplicações onde a qualidade do furo e a vida útil do calibrador são especialmente importantes, incluindo:
Desenvolvimento de mina subterrânea
Perfuração da frente de escavação do túnel
Perfuração de produção em formações abrasivas
Furos para parafusos de fixação no telhado e para apoio no solo
Projetos em que a calibragem precisa e o diâmetro do furo afetam o trabalho subsequente.
Elas não são uma solução universal para todos os problemas de perfuração. A seleção da broca ainda deve levar em consideração a dureza da rocha, a abrasividade, o tipo de broca, o diâmetro do furo, as condições de lavagem e o padrão de perfuração necessário.
Uma face convencional bem ajustada ainda pode ser a escolha certa em muitas situações. O valor de um design com centro elevado torna-se evidente quando o desgaste do calibrador, a limpeza inadequada ou o recondicionamento excessivo se tornam um custo recorrente.
O que avaliar antes de alterar o projeto do bit
Antes de trocar para qualquer novo perfil de broca roscada, monitore os resultados de perfuração atuais.
Observe o desgaste do calibrador, a taxa de penetração, a quebra do botão, o desgaste do corpo da broca, a precisão do furo, o comportamento da lavagem e os intervalos de reafiação. Essas observações ajudam a identificar se o problema real está no projeto da broca, nos parâmetros de perfuração, na lavagem inadequada, no alinhamento deficiente ou na incompatibilidade entre a broca e as condições da rocha.
Em seguida, compare os projetos candidatos por meio de ensaios de campo controlados.
A melhor broca de botão nem sempre é aquela com mais carboneto, o maior furo de lavagem ou a face de aparência mais agressiva. É aquela que mantém a bitola correta, perfura com eficiência e produz um custo previsível por metro perfurado no solo real.
Uma face com centro elevado é mais uma ferramenta de engenharia para alcançar esse equilíbrio.
