Schaftadapterbrüche: Fünf Fehler, die Ihre Maschine macht und die Schäfte vorzeitig zerstören

Ein Schaftadapter, der nach weniger als zehn Schichten kaputtgeht, will Ihnen etwas sagen.

Ich habe in Vietnam beobachtet, wie eine Mannschaft innerhalb von zwei Wochen vier Bohrrohre an einem neuen Stollen verbrauchte. Ständig wurde der Stahl dafür verantwortlich gemacht. „Schlechte Charge“, sagte der Schichtführer. Doch der metallurgische Bericht war einwandfrei – korrekte Einsatzhärtungstiefe, guter Bainitübergang, keine Einschlüsse. Der Stahl war nicht das Problem.

Das Problem war die Anlage.

Schaftadapter befinden sich an der Stelle der größten Belastungsspitzen jeder Gesteinsbohranlage. Der Kolben hämmert auf ein Ende. Das Drehmoment der Rotation verdreht die Mitte. Das Bohrgestänge zieht von der anderen Seite. Wenn alles korrekt ausgerichtet und eingestellt ist, hält ein guter Schaft dieser Belastung hunderte von Stunden stand. Stimmt etwas nicht, bricht er – meist am Gewindegrund – und zwar sehr schnell.

Hier sind die fünf häufigsten Probleme an der Bohrinsel, die zu Brüchen des Schaftadapters führen, und was Sie genau überprüfen sollten, bevor Sie einen neuen bestellen.

1. Lose Befestigungsschrauben – Das Wackeln, das sich verstärkt

Jeder Kolbenschlag überträgt Vibrationen auf den gesamten Bohrkörper. Mit der Zeit lockern sich die Schrauben, die den Bohrer an der Vorschubbalken-Montageplatte befestigen. Nicht dramatisch – bei einer oberflächlichen Inspektion fällt es wahrscheinlich nicht auf. Doch selbst ein Millimeter Spiel an der Befestigung führt zu einer seitlichen Bewegung des Schafts.

Sobald der Bohrkörper unter Last zu schwanken beginnt, drückt der Schaft nicht mehr direkt in das Bohrgestänge. Jeder Schlag hat eine radiale Komponente. Gewindewurzeln sind nicht für radiale Belastungen geeignet. Sie sind für axiale Stöße, nicht für Biegungen ausgelegt. Die Dauerfestigkeit sinkt rapide.

Die Lösung ist simpel, aber langweilig: Die Befestigungsschrauben regelmäßig mit einem Drehmomentprüfer überprüfen. Die meisten Hersteller empfehlen dies alle 40 Betriebsstunden. Da es aber niemand tut, brechen die Schäfte immer wieder.

2. Verschleiß der Führungsbuchse – Der Spalt, der sich vergrößert

Die Schaftführungsbuchse dient dazu, das vordere Ende des Schafts zu zentrieren und zu stabilisieren. Im Neuzustand ist das Spiel zwischen Buchseninnendurchmesser und Schaftaußendurchmesser gering – üblicherweise wenige Hundertstel Millimeter. Dies reicht aus, um Rotation und axiale Bewegung zu ermöglichen, ohne dass der Schaft wackelt.

Mit zunehmendem Verschleiß der Buchse vergrößert sich das Spiel. Sobald es die Toleranz überschreitet, beginnt der vordere Teil des Schafts, sich in der Buchse zu drehen, anstatt sich sauber um seine Achse zu rotieren. Jeder Drehzyklus belastet den Gewindegrund mit einer Biegespannung. Bei 50 Schlägen pro Sekunde entspricht dies 50 Biegezyklen pro Sekunde.

Als Faustregel gilt in der Branche, die Führungsbuchse alle 800 Betriebsstunden zu wechseln. Bei einer Anlage, die im Zweischichtbetrieb läuft, entspricht das etwa zwei Monaten. Die meisten Betriebe verlängern das Intervall auf vier oder fünf Monate. Die Schäfte leiden darunter.

3. Mangelnde Schmierung – Hitzetod

Die Luft-Öl-Nebelschmierung bewirkt zwei Dinge: Sie kühlt den Schaft und bildet einen Film zwischen dem Schaft und allem, was er berührt – der Kolbenaufschlagfläche, der Buchse und dem Drehfutter.

Wenn die Schmierung unter die Sollwerte sinkt, erhitzt sich der Schaft. Heißer Stahl verliert an Härte. Ein Schaft, der an der Oberfläche 58–60 HRC aufweisen soll, kann bei Betriebstemperatur unter 50 HRC fallen, wenn kein Ölfilm die Wärme abführt. Weicherer Stahl verschleißt schneller und ermüdet früher. Der Gewindegrund, der ohnehin schon eine Spannungskonzentration darstellt, wird dadurch noch schneller zu einer Schwachstelle.

Überprüfen Sie den Schmierer vor jeder Schicht. Achten Sie nach den ersten paar Schlägen auf einen gleichmäßigen Ölfilm am Schaft. Ist kein Ölfilm vorhanden, beginnen Sie nicht mit dem Bohren.

4. Ungleiche Druckverhältnisse – Das Problem mit der leeren Schusslinie

Das mag kontraintuitiv erscheinen, wenn man es noch nicht gesehen hat.

Ist der Vorschubdruck im Verhältnis zum Aufpralldruck zu gering, schnellt der Bohrkörper von der Bohrlochwand weg, anstatt den Schlag in das Gestein zu übertragen. Der Kolben trifft zwar auf den Schaft, dieser wird aber nicht fest gegen den Bohrlochgrund gepresst. Die Energie, die zum Aufbrechen des Gesteins dienen sollte, wird stattdessen zum Schwingen des Schafts wie eine Glocke verwendet.

Das ist ein Blindgang – und der ist extrem schädlich für den Bohrgestänge. Der Kolben trifft auf das Bohrgestänge, dieses beschleunigt nach vorne ins Nichts und schnellt dann zurück. Die Stoßbelastungen sind höher als beim normalen Bohren, da kein Gestein vorhanden ist, das sie abfedern könnte.

Die Lösung: Den Förderdruck an die Gesteinshärte anpassen. Härteres Gestein benötigtwenigerVorschubdruck, nicht mehr – geben Sie dem Meißel Zeit zum Zerkleinern. Weicheres Gestein benötigtmehrDer Vorschubdruck ist entscheidend, um den Bohrer im Eingriff zu halten. Das ist genau das Gegenteil von dem, was ein neuer Bediener intuitiv tut, und ein Fehler dabei zerstört die Schäfte schneller als fast alles andere.

5. Fehlausrichtung des Zufuhrbalkens – Die radiale Belastung, die Sie nicht sehen können

Wenn der Bohrer nicht gerade auf dem Vorschubbalken montiert ist – wenn die Schaftmittellinie nicht geradlinig durch die vorderen und mittleren Zentrierer verläuft – ist der Schaft vom Moment des Bohrbeginns an einer konstanten radialen Belastung ausgesetzt.

Stellen Sie sich eine gerade Stange vor, die in ein leicht außermittig angeordnetes Loch gepresst wird. Bei jeder Umdrehung biegt sich der Schaft. Bei jedem Stoß erfährt der gebogene Bereich eine sprunghafte Biegebeanspruchung. Gewindewurzeln ermüden nicht nur – sie ermüden unter zusätzlicher Biegebeanspruchung.

Die Ausrichtungsprüfung ist Teil der 40-Stunden-Schraubenprüfung. Verwenden Sie ein Lineal oder die Zentrierbohrungen als Referenz. Falls die Ausrichtung nicht stimmt, korrigieren Sie sie vor der nächsten Schicht. Eine falsch ausgerichtete Montage führt schneller zum Ausfall der Schäfte als minderwertiger Stahl.

Das wahre Muster

Folgendes habe ich aus der Beobachtung von Schaftbrüchen in zahlreichen Betrieben gelernt: Wenn ein Schaft innerhalb von weniger als 100 Betriebsstunden am Gewindegrund bricht, liegt das Problem fast nie an der Materialbeschaffenheit. Es ist meist einer von fünf Faktoren. In der Regel spielen mehrere Faktoren zusammen – sie verstärken sich gegenseitig. Eine verschlissene Buchse, mangelnde Schmierung und eine leicht lockere Befestigung ergeben einen Schaft, der nicht einmal eine Woche übersteht.

Der Schaft ist der Überbringer der Nachricht. Schieß nicht darauf. Repariere die Vorrichtung.