Schleifen von Gesteinsbohrkronen: Wann und wie man die Bohrleistung wiederherstellt
Ein Gesteinsbohrmeißel ist zwar ein Verschleißteil, sollte aber nicht nach den ersten Verschleißerscheinungen als Wegwerfartikel betrachtet werden. Durch sachgemäßes und rechtzeitiges Nachschleifen lässt sich das ursprüngliche Schneidprofil wiederherstellen, die Bohrgeschwindigkeit verbessern, die Belastung des Bohrgestänges reduzieren und die Lebensdauer von Hartmetall-Einsätzen verlängern.
Für Bergwerke, Steinbrüche, Tunnelbauunternehmen und Bautrupps ist das Schleifen von Bohrmeißeln eine der direktesten Methoden, die Bohrkosten pro Meter zu senken. Entscheidend ist, den Schleifvorgang zum richtigen Zeitpunkt durchzuführen und ein Verfahren anzuwenden, das Oberflächenschäden beseitigt, ohne das Hartmetall zu überhitzen oder zu schwächen.
Warum abgenutzte Bohrmeißel die Bohrleistung verringern
Beim Bohren treffen Hartmetallknöpfe und -einsätze wiederholt auf das Gestein und zerkleinern es. In abrasiven Gesteinsformationen flacht das Hartmetall allmählich ab, rundet sich ab oder wird uneben. Mit der Verschlechterung des Schneidprofils muss der Bohrer mehr Druck ausüben, um die gleiche Bohrgeschwindigkeit zu erreichen.
Ein abgenutztes Gebiss kann verschiedene Probleme verursachen:
Geringere Penetrationsrate.
Höherer Energieverbrauch.
Mehr Vibrationen und Belastungen im Bohrgestänge.
Erhöhtes Risiko von Stangenverbiegung oder Gewindeverschleiß.
Höheres Risiko von Hartmetallrissen und Knopfbruch.
Schlechtere Bohrlochqualität und höherer Materialverlust.
Ein Bohrer kann zwar auch nach dem Abstumpfen noch weiterbohren, das bedeutet aber nicht, dass er effizient arbeitet. Das Gestein bietet einen höheren Widerstand, und ein größerer Teil der Bohrenergie wird vom Werkzeugsystem absorbiert, anstatt Gestein zu brechen.
Der Wert des rechtzeitigen Mahlens
Durch Schleifen wird die verschlissene Oberflächenschicht entfernt und die Schneidgeometrie des Hartmetalls wiederhergestellt. Außerdem können so flache Ermüdungsrisse beseitigt werden, bevor sie sich zu größeren Rissen ausweiten und zum Bruch des Schneidkopfes führen.
Dies ist besonders wichtig bei hartem und abrasivem Gestein. Feine Oberflächenrisse sind mit bloßem Auge oft nicht sichtbar, können sich aber unter wiederholter Stoßbelastung vergrößern. Vorbeugendes Schleifen entfernt diese beschädigte Oberfläche und verlängert die Werkzeugstandzeit.
Ein gut geplantes Schleifprogramm kann die Bohrleistung eines Bohrers deutlich steigern. Das tatsächliche Ergebnis hängt von den Gesteinsverhältnissen, der Bohrerkonstruktion, der Hartmetallqualität, den Bohrparametern und der Schleifqualität ab, der wirtschaftliche Nutzen ist jedoch oft beträchtlich.
Knopfmeißel können in der Regel mehrmals nachgeschliffen werden, sofern Hartmetall und Meißelkörper in gutem Zustand sind. Auch Meißel-, Kreuz- und Integralmeißel lassen sich wiederholt aufarbeiten, vorausgesetzt, ihr Arbeitsprofil, die Spülung und die Hartmetallauflage sind noch geeignet.
Wann sollte ein Knopfbohrer geschärft werden?
Am besten schärft man ein Schneidwerkzeug nach, bevor starker Verschleiß auftritt. Wartet man zu lange, verlangsamt sich der Schleifprozess, es wird mehr Hartmetall abgetragen und Risse können sich vertiefen.
Typische Anzeichen dafür, dass ein Bohrer überprüft oder nachgeschliffen werden sollte, sind:
Ein deutlicher Rückgang der Marktdurchdringung.
Abgeflachte Knopfoberflächen.
Materialverlust an den äußeren Knöpfen.
Sichtbare Risse, „schlangenhautartige“ Muster oder Oberflächenrisse.
Übermäßiger Hartmetallüberstand aufgrund von Verschleiß des Bohrkörpers.
Kaputte oder beschädigte Knöpfe.
Ungleichmäßiger Verschleiß zwischen den Knöpfen an der Frontblende und den Einstellknöpfen.
Eine hilfreiche Richtlinie für die Praxis ist, das Schleifen zu planen, sobald die ebene Fläche eines Schleifsteins etwa ein Drittel seines Durchmessers erreicht hat. Dies ist ein praktischer Anlass, ersetzt aber nicht die regelmäßige Inspektion. Bei stark abrasivem Gestein können häufigere Kontrollen erforderlich sein.
Selbst wenn die Bohrtiefe noch akzeptabel erscheint, kann ein vorbeugendes Schleifen nach einem geplanten Bohrintervall sinnvoll sein. Das optimale Intervall hängt von der Gesteinsart, dem Bohrverfahren, der Form des Bohrkopfes und den Erfahrungen vor Ort ab. Ziel ist es, beginnende Materialermüdungsschäden zu beseitigen, bevor es zu sichtbaren Ausfällen kommt.
Korrekte Schleifpraxis
Beim Schleifen muss das gewünschte Profil wiederhergestellt werden, ohne thermische Schäden zu verursachen. Übermäßige Hitze kann Hartmetall reißen lassen, die Verbindung zwischen Hartmetall und Stahl verändern oder neue Oberflächenfehler hervorrufen.
Ein guter Schleifprozess umfasst Folgendes:
Reinigen Sie den Bohrer und überprüfen Sie jeden Knopf vor dem Schleifen.
Beschädigtes Oberflächenmaterial schrittweise entfernen.
Verwenden Sie den passenden Mahlbecher oder Mahlstift entsprechend der Knopfform und dem Durchmesser.
Für ausreichende Kühlung sorgen, üblicherweise mit Wasser, wenn die Anlage für die Nassmahlung ausgelegt ist.
Vermeiden Sie es, übermäßigen Druck auszuüben oder die Schleifmaschine an einer Stelle festzuhalten.
Stellen Sie die gleichmäßige Form des Knopfes über die gesamte Bitfläche wieder her.
Prüfen Sie die Messknopfe sorgfältig, da diese den Lochdurchmesser bestimmen.
Stark beschädigte Knöpfe dürfen nur mit einer zugelassenen Reparaturmethode entfernt werden.
Bei Meißel- und Kreuzmeißeln besteht das Ziel des Schleifens darin, das ursprüngliche Schneidenprofil und die Spülnuten wiederherzustellen. Ungleichmäßiges Schärfen kann die Bohrstabilität beeinträchtigen und zu einem ungenauen Lauf des Meißels im Bohrloch führen.
Ordnen Sie das Bit der Anwendung zu.
Durch Schleifen lässt sich eine ungeeignete Meißelwahl nicht korrigieren. Meißel, Bohrstahl, Gesteinsbohrer und Gesteinsformation müssen als ein System betrachtet werden.
Ein für weiches, nicht abrasives Gestein ausgewählter Bohrer kann in hartem, quarzreichem Gestein schnell verschleißen. Ein für ein bestimmtes Bohrverfahren entwickeltes Spitzenprofil ist möglicherweise für ein anderes nicht optimal. Bohrerdurchmesser, Stirnflächenform, Hartmetallqualität, Spülbohrungen und Schutzvorrichtungen müssen den Betriebsbedingungen entsprechen.
Bei häufigem Druckknopfbruch, schnellem Materialverlust oder geringer Bohrgeschwindigkeit reicht eine Anpassung des Schleifintervalls möglicherweise nicht aus. Überprüfen Sie die Schlagenergie, die Vorschubkraft, die Drehzahl, die Spülung, den Zustand des Bohrgestänges und die Spezifikationen des Bohrers.
Integrieren Sie das Schleifen in die vorbeugende Wartung
Die wirtschaftlichste Methode besteht darin, die Inspektion und das Nachschleifen des Bohrmeißels in den regulären Bohrprozess zu integrieren. Dokumentieren Sie die gebohrten Meter, die Bohrgeschwindigkeit, die Schleifintervalle, Ausfälle der Schleifkappen und die Gesteinsbeschaffenheit. Diese Aufzeichnungen helfen im Laufe der Zeit, das optimale Wartungsintervall für jeden Bohrmeißeltyp und jede Anwendung zu ermitteln.
Ein scharfer, ordnungsgemäß gewarteter Gesteinsbohrmeißel verlängert nicht nur seine eigene Lebensdauer. Er schützt Bohrgestänge, Kupplungen und den Gesteinsbohrer, indem er unnötige Vibrationen und innere Spannungen reduziert. Regelmäßiges Nachschleifen ist daher eine sinnvolle Investition in die Instandhaltung, die die Effizienz des Gesteinsbohrens, die Zuverlässigkeit des Werkzeugs und die Wirtschaftlichkeit der gesamten Bohrung verbessert.
