Analyse der Ausfallursachen von Gewindebohrern

Gewindebohrmeißel können beim Gesteinsbohren auf verschiedene Weise versagen. Das Verständnis des Versagensmusters hilft den Bohrern und Wartungsteams, Probleme bei der Produktauswahl, der Fertigung, den Bohrbedingungen und den Betriebsmethoden zu erkennen.

1. Gebrochene oder abgesplitterte Hartmetallzähne

Hartmetallzähne können brechen, wenn die Gesteinsverhältnisse nicht ausreichend berücksichtigt werden oder wenn der gewählte Meißeltyp und die Hartmetallsorte ungeeignet sind. Unzureichende Hartmetallfestigkeit, innere Materialfehler, falsche Materialauswahl oder Beschädigungen während der Herstellung können ebenfalls zu Zahnbruch führen.

Unsachgemäße Bohrtechniken sind eine weitere häufige Ursache. Zu hoher Druck beim Aufbohren und die fortgesetzte Verwendung eines stumpfen Bohrers können die Hartmetallzähne übermäßig belasten.

2. Zahnverlust durch Hartmetall

Vorzeitiger Hartmetallzahnverlust ist im Allgemeinen unnormal. Mögliche Ursachen sind fehlerhafte Parameter im Zahnhalteprozess, Fertigungsabweichungen und eine mangelhafte Presspassung zwischen Hartmetalleinsatz und Bohrkörper.

Ein Aufprall ohne effektiven Gesteinskontakt kann Hartmetallzähne lockern. Fallen Zähne kurz nach Bohrbeginn aus, liegt das Problem höchstwahrscheinlich in der Fertigung oder Montage. Zahnverlust gegen Ende der Nutzungsdauer kann auf eine ungeeignete Schneidkantenbreite oder einen ungeeigneten Außenwinkel der Zähne hinweisen. Bricht der mittlere Zahn, während die Schneidkanten intakt bleiben, muss die Zahnanordnung möglicherweise verbessert werden.

Durch die Abstimmung der Abnutzungsrate von Hartmetallzähnen und Bohrerkörper kann vorzeitiger Zahnverlust reduziert werden.

3. Bruch des Bohrkopfkörpers

Der Bruch des Bohrkopfes ist hauptsächlich auf Materialermüdung zurückzuführen. Ungeeignetes Material mit unzureichender Zug- oder Dauerfestigkeit kann zu frühzeitiger Rissbildung führen. Eine ungünstige Geometrie kann Spannungskonzentrationen verursachen, die durch Vergrößerung des Übergangsradius reduziert werden können.

Unzureichende Wärmebehandlung, geringe Härte des Werkstücks, scharfe Bearbeitungskanten und tiefe Werkzeugspuren können die Festigkeit des Werkstücks weiter verringern. Betriebliche Faktoren wie exzentrisches Bohren und die fortgesetzte Verwendung eines stumpfen Bohrers erhöhen die Beanspruchung ebenfalls.

Gewindedesign, Wandstärke, Passung des Bohrgestänges und Spiel zwischen Gestänge und Bohrmeißel müssen berücksichtigt werden. Auch die Stahlreinheit und eine zu hohe Härte nach der Wärmebehandlung können die Bruchfestigkeit beeinträchtigen.

4. Normale Entsorgung am Ende des Lebenszyklus

Ein Bohrer erreicht sein normales Lebensdauerende, wenn Verschleiß, insbesondere an den Hartmetallzähnen, weiteres effektives Bohren verhindert. Die normale Ausschussquote liegt üblicherweise zwischen 16 % und 67 %, wobei bei höherwertigen Bohrern ein höherer Anteil an verschleißbedingtem Ausfall auftreten kann.

Selbst wenn ein Bohrer nur wenige abgebrochene oder fehlende Hartmetallzähne aufweist und noch funktionsfähig ist, kann der daraus resultierende ungleichmäßige Verschleiß den endgültigen Ausfall beschleunigen. Regelmäßige Inspektion und rechtzeitiger Austausch tragen dazu bei, die Bohrleistung aufrechtzuerhalten und ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren.

Die Ursachen für ein Versagen müssen stets zusammen mit den Gesteinsbedingungen, der Bohrmeißelkonstruktion, der Fertigungsqualität, den Bohrparametern und dem Zustand des dazugehörigen Bohrgestänges bewertet werden.