Forets diamantés à quatre ailettes : la façon dont vous amorcez un trou détermine son résultat final
C’est durant les trente premières secondes d’un cycle de forage que la plupart des dommages aux trépans diamantés se produisent. Pas au milieu du trou. Pas dans la couche dure en profondeur. Au tout début — lorsque le trépan touche le fond et que l’opérateur doit décider s’il procède par à une pénétration douce ou par enfoncement.
J'ai vu un trépan diamanté à quatre ailettes flambant neuf détruit en moins d'une minute parce qu'un opérateur l'a laissé tomber sur le fond du puits à pleine vitesse et sous son poids maximal. Les lames diamantées ont frappé la roche comme un marteau plutôt que comme une lame, et le temps que l'appareil se stabilise, deux lames étaient ébréchées et le trépan vibrait tellement que je le sentais à travers la tige de forage. Ce puits, et ce trépan, étaient bons pour la casse avant même d'avoir commencé.
Voici comment éviter d'être ce genre de personne, et que faire lorsque le terrain ne coopère pas.
La règle du démarrage progressif : non négociable
Chaque trépan diamanté — à quatre ou six ailettes, peu importe — présente la même vulnérabilité en début de forage : les lames sont froides, le trépan n’est pas encore centré et le poids total de la garniture de forage n’est pas encore stabilisé. Si vous atteignez 400 tr/min et réduisez la pression d’avance avant que le trépan n’ait trouvé son point d’appui, vous sollicitez un corps en acier trempé et des inserts diamantés fragiles à absorber un choc pour lequel ils n’ont pas été conçus.
La bonne séquence prend peut-être deux minutes de plus et vous évite de retirer une pièce endommagée :
Posez le foret en douceur. Une légère pression suffit à confirmer qu'il est bien en place — environ 2 à 3 kN sur le comparateur d'avance. Faites tourner lentement, à environ 100-150 tr/min. Laissez les outils de traçage inscrire la paroi du trou et les outils de coupe amorcer leur coupe. Vous sentirez la machine se stabiliser : les vibrations s'atténueront et le couple se stabilisera. C'est le signe que le foret est bien en place.
Vous pouvez maintenant augmenter le régime moteur jusqu'à la plage cible et commencer à ajouter du poids progressivement. N'allez pas de 3 kN à 12 kN d'un coup ; augmentez la charge progressivement sur une trentaine de secondes. Le diamant n'apprécie pas les charges brusques.
Cette séquence est d'autant plus importante si vous devez refaire un trou existant avec un foret neuf. Le diamètre du nouveau foret peut être légèrement différent de celui de l'ancien, et la paroi du trou usée peut présenter une légère spirale. Une entrée rapide lors d'un nouveau perçage est un excellent moyen d'ébrécher les outils de coupe.
Doucement mais sûrement : Le milieu du trou
Une fois le trépan en marche, la tentation est grande de le laisser tourner sans surveillance : actionner l’avance et laisser l’installation faire le travail. Cependant, un forage stable ne signifie pas une surveillance passive. Il est essentiel de contrôler le couple. Si celui-ci augmente progressivement sans changement de formation, cela signifie généralement deux choses : soit les déblais s’accumulent autour du trépan, soit une pièce de coupe commence à s’user et frotte au lieu de couper.
Un rinçage à l'eau est votre première ligne de défense. Les trépans diamantés produisent des déblais fins — plus proches de la poussière que des copeaux dans la roche dure — et ces fines particules peuvent s'accumuler dans les canaux d'écoulement plus rapidement qu'on ne le pense. Si vous utilisez un système de rinçage à l'eau, assurez-vous que le débit soit suffisamment élevé pour que l'eau de retour au niveau du collet soit claire et non boueuse. Une eau de retour boueuse signifie que les déblais restent dans le trou, et un espace annulaire compacté est le signe avant-coureur d'un blocage du trépan.
Lorsqu'on rencontre un changement de formation (et dans les roches houillères, on en rencontre plusieurs par forage), il ne faut pas forcer. C'est dans cette zone de transition entre un schiste tendre et une lentille de grès dur que les trépans dévient de leur trajectoire. Les trépans diamantés à quatre ailettes présentent un avantage : le contact symétrique en quatre points leur confère un meilleur autocentrage que les modèles à trois ailettes. Il faut toutefois laisser au trépan le temps de s'adapter. En cas de pic de couple, il faut réduire la pression de 20 à 30 % et laisser le trépan effectuer la transition à charge réduite. La vitesse de pénétration diminuera temporairement, mais le forage restera droit et les lames resteront intactes.
Trois situations d'urgence et comment ne pas les aggraver
La mèche est bloquée. Vous connaissez déjà cette information grâce au guide sur les trépans d'ancrage, mais il est important de la rappeler car chaque formation rocheuse bloque les trépans différemment. Lors du forage au diamant en terrain fracturé, la cause la plus fréquente est un fragment de roche détaché qui se coince contre le corps du trépan. La solution est la même : arrêtez l'avance, maintenez une rotation lente et augmentez le débit de rinçage. Si le trépan se dégage suffisamment pour effectuer un quart de tour, vous progressez. Continuez. Il est absolument interdit de tirer brusquement la tige de forage vers le haut avec la force de rétraction maximale de l'appareil ; c'est ainsi que les tiges cassent au niveau des raccords.
Le trou dérive. Les trépans à quatre ailettes résistent mieux à la déviation que la plupart des autres, mais aucun n'est infaillible. Si vous constatez que la tige de forage vibre de façon circulaire au niveau du collier (au lieu de la vibration axiale normale), le trépan est probablement décentré. Réduisez la vitesse de rotation à environ 120-150 tr/min et diminuez la charge de moitié. Les ailettes du trépan ont besoin de temps pour se recentrer. Si la déviation persiste après un mètre de forage à paramètres réduits, retirez le fil et vérifiez le trépan. Une section de jauge usée (où le diamètre extérieur du trépan est devenu inférieur à la dimension nominale) provoquera une déviation, même en perçant avec le plus grand soin. Remplacez le trépan et, si le problème persiste, vérifiez la rectitude des tiges de forage.
Le morceau fume. Celui-ci est sans équivoque. Vapeur et fumée au niveau du collier, sifflement anormal du fluide de rinçage et une valeur de couple qui grimpe rapidement. Le trépan n'est pas refroidi. Arrêtez immédiatement l'installation – pas après cette tige, maintenant. Les segments diamantés sont probablement déjà endommagés, mais continuer dix secondes de plus peut suffire à décoller la table diamantée du substrat, rendant le trépan bon pour la ferraille.
Vérifiez votre circuit de rinçage. Le tuyau d'eau est-il plié ? La pompe fonctionne-t-elle à sec ? Les canaux d'eau internes de la tige de forage sont-ils obstrués ? Débouchez le circuit, rétablissez le débit de rinçage et laissez le trépan refroidir complètement avant de redémarrer ; le corps en acier conserve la chaleur plus longtemps qu'on ne le pense.
Quand l'appeler
Un trépan diamanté à quatre ailettes est hors d'usage lorsque : les gouges de contrôle sont usées et le diamètre du trou est insuffisant ; plus de deux gouges de face sont ébréchées ou manquantes ; ou le corps en acier présente des fissures visibles. N'essayez pas de percer davantage avec un trépan en fin de vie. Le coût d'un trépan de remplacement est dérisoire comparé au coût d'un forage perdu, d'un nouveau forage ou de la récupération d'un corps de trépan cassé dans un forage effondré.
