Quel poids appliquer sur un marteau fond de trou ? La réponse varie à chaque mètre foré.
Demandez à trois foreurs quelle pression d'avance appliquer à un marteau fond de trou (DTH) et vous obtiendrez trois réponses, toutes trois potentiellement erronées à différentes profondeurs. La pression d'avance d'un marteau fond de trou n'est pas un paramètre fixe. Elle varie en fonction du diamètre du trépan, de la dureté de la roche et, surtout, de la longueur de la garniture de forage déjà immergée.
Voici comment trouver le bon chiffre, et pourquoi une erreur dans un sens ou dans l'autre détruit les forets et les marteaux.
Le rôle de la pression d'alimentation : il suffit de la maintenir en place.
Un marteau fond de trou (DTH) effectue le travail de forage grâce au piston, et non au système d'avance. La pression d'avance a un seul rôle : maintenir le trépan en contact ferme avec le fond du trou afin que l'énergie du piston soit transmise à la roche au lieu d'être renvoyée par le marteau.
Cela signifie que la force d'avance doit être juste suffisante pour compenser le rebond du piston, c'est-à-dire la tendance du marteau à rebondir après chaque coup. Une avance insuffisante et le marteau rebondit. Une avance excessive et vous forcez contre la roche et sollicitez des éléments qui ne devraient pas l'être. Le point d'équilibre est étroit et varie constamment.
Règle empirique : 500 livres par pouce
Pour amorcer un trou (collier), le point de départ standard de l'industrie est simple : 500 livres de force d'avance par pouce de diamètre de foret, soit 9 kilogrammes par millimètre.
Un foret de 6,5 pouces : 500 × 6,5 = 3 250 livres. Un foret de 165 mm : 9 × 165 = 1 485 kilogrammes. C’est votre pression d’avance initiale.
Mais voici ce que la plupart des gens ignorent : c’est unpoint de départIl ne s'agit pas d'un réglage. C'est la valeur correcte pour le premier mètre de forage. Cette valeur change à mesure que le forage s'approfondit.
La correction que personne ne fait : Poids de la garniture de forage
Le manomètre de l'appareil de forage indique la force d'avance appliquée par la machine. Cependant, la force réelle exercée sur le trépan au fond du trou est différente, car la garniture de forage elle-même a un poids, et ce poids s'exerce sur le trépan par l'intermédiaire du marteau.
En surface, la pression mesurée est égale à la force exercée par le trépan, car la garniture de forage n'est pas encore suspendue. À 50 mètres, la garniture — tiges et marteau — peut peser une tonne. À 200 mètres, plusieurs tonnes. Ce poids correspond à la gravité qui assure l'avance du système. Si vous laissez le réglage d'avance à la valeur de serrage,réelLa force de mors correspond maintenant à la valeur de serrage.plusLe poids de la corde. Vous alimentez trop le fil, exactement du poids de la corde.
La correction est simple : réduire la pression d’alimentation à mesure que le forage s’approfondit, en soustrayant le poids de la garniture de forage de la valeur de serrage.force de bitC'est la pression constante, et non la valeur indiquée par le manomètre. En pratique, cela signifie que la pression mesurée devrait diminuer à mesure que le foret se rétrécit.
Pourquoi l'excès de poids est un problème
La tentation est toujours grande d'ajouter du poids pour accélérer la pénétration. Avec un marteau fond de trou (DTH), cela ne fonctionne pas ainsi. C'est le piston qui effectue la frappe, et son énergie est déterminée par la conception du marteau. Une force d'avance supplémentaire n'augmente pas la puissance de frappe du piston. Elle a simplement pour effet de :
Réduit la durée de vie des forets.Un excès d'avance enfonce davantage les plaquettes du trépan dans la roche pendant la phase de rotation, accélérant ainsi l'usure de la zone de jauge. Les plaquettes travaillent déjà à leur capacité maximale ; un excès d'avance ne fait que les user davantage contre la roche abrasive.
Charge les cannelures et le mandrin.Le trépan transmet le couple de rotation par l'intermédiaire des cannelures. Une force d'avance supplémentaire augmente le frottement à l'interface trépan-roche, ce qui accroît la demande de couple et sollicite davantage les cannelures. L'usure des cannelures est l'une des causes les plus fréquentes de mise hors service prématurée des marteaux perforateurs.
Plie la corde.Dans une roche dure et irrégulière, une force d'avance excessive provoque la flexion de la garniture de forage. Une garniture fléchie sous l'effet d'une charge d'impact est soumise à une fatigue par flexion. Les tiges et le corps du marteau sont alors endommagés.
Pourquoi un poids trop faible est pire
Si une avance excessive réduit progressivement la durée de vie de l'outil, une avance insuffisante provoque des défaillances soudaines et spectaculaires. Un marteau insuffisamment alimenté rebondit. Lorsque le foret quitte le fond entre deux coups :
Le trou erre.Un foret à rebond ne peut pas suivre une trajectoire rectiligne. Le trou dévie. Dans les trous profonds, une déviation de quelques degrés en surface se traduit par un décalage latéral de plusieurs mètres au fond.
Le piston tire à blanc.Lorsque le foret n'atteint pas le fond, l'énergie du piston ne peut se dissiper. Elle résonne alors dans le corps du marteau au lieu de frapper la roche. Le tir à blanc est le moyen le plus rapide de détruire les composants internes d'un marteau.
Les cannelures chauffent.Un foret qui rebondit vibre dans le mandrin. Le frottement entre la tige du foret et les cannelures génère des températures locales extrêmes. Les dommages causés par la chaleur aux cannelures sont irréversibles : une fois les surfaces affectées par la chaleur, elles cèdent quelles que soient les interventions ultérieures.
Les inserts se détachent.Les vibrations et les à-coups dus au martelage font déloger les plaquettes de leurs logements. Un forage sous-alimenté est une cause majeure de perte de plaquettes : celles-ci ne se cassent pas, elles tombent simplement car le foret n'a jamais tourné suffisamment régulièrement pour les maintenir en place.
La routine pratique
Voici la méthode de travail :
Commencez par la règle générale.500 livres par pouce, soit 9 kg par millimètre, au niveau du collier.
Observez le comportement, pas l'indicateur.La pression d'avance optimale est celle qui assure un fonctionnement fluide du marteau, sans à-coups ni vibrations. Si vous entendez des impacts métalliques secs, augmentez légèrement l'avance. Si le moteur de rotation peine ou si la pénétration stagne, réduisez-la.
Ajuster la profondeur.À mesure que la corde s'allonge, soustrayez son poids. Maintenez la force de coupe constante, et non la valeur du calibre.
Ajuster pour les rochers.Dans les roches tendres, il faut moins d'avance : le trépan pénètre facilement et une avance excessive provoque un tassement de l'espace annulaire. Dans les roches dures, il faut plus d'avance, mais seulement jusqu'au point où les plaquettes cessent de rebondir et commencent à s'écraser.
Ne forcez jamais les choses.Lorsque la pénétration stagne, augmenter l'avance est rarement la solution. Vérifiez l'état du trépan, la pression d'air et le marteau. La pression d'avance est un paramètre de contact, et non de pénétration.
Le foreur qui maîtrise la pression d'avance n'est pas celui qui règle une valeur et s'en va. C'est celui qui observe le marteau, écoute son bruit et effectue de petits ajustements tous les quelques mètres. Le manomètre sert de référence. Le marteau, lui, est l'autorité suprême.
