Eine detaillierte Einführung in den Gewinde-Knopfbohrer

Ein Gewindeknopfbohrer ist ein Bohrwerkzeug, das am vorderen Ende einer Gesteinsbohrstange installiert und über eine Gewindeverbindung mit der Bohrstange verbunden wird. Er ist mit Wolframkarbid-Knöpfen ausgestattet, die in den Bohrerkörper eingesetzt werden und dazu dienen, Gestein effizient zu zerkleinern und zu durchbohren.

1. Gewindeverbindung
2. Bohrerkörper, hergestellt aus hochfestem 45CrNiMoVa-Legierungsstahl, der Stoß- und Torsionsbelastungen standhalten kann.
3. Wolframkarbid-Knöpfe, die wichtigsten Schneidkomponenten des Knopfbohrers. Sie bestehen aus hochfestem Hartmetall der Sorte YK05 und wirken direkt auf die Gesteinsoberfläche. Durch hochfrequente Schlagbewegungen und Rotation wird ein effizientes Brechen des Gesteins erreicht.
4. Spüllöcher, die zum Abführen von Gesteinsschnitt durch Druckluft- oder Wasserspülung dienen.

Beentools bietet folgende Gewindespezifikationen für Gewindeknopfbohrer an:

1. R28 Gewindeknopfbohrer
2. R32 Gewindeknopfbohrer
3. R35 Gewindeknopfbohrer
4. R38 Gewindeknopfbohrer
5. T35 Gewindeknopfbohrer
6. T38 Gewindeknopfbohrer
7. T45 Gewindeknopfbohrer
8. T51 Gewindeknopfbohrer
9. ST58 Gewindeknopfbohrer
10. ST68 Gewindeknopfbohrer

45CrNiMoVa ist ein in China eigenständig entwickelter niedriglegierter ultrahochfester Stahl, der gemäß GB/T 3077-1988 hergestellt wird. Er ist vergleichbar mit dem amerikanischen D6AC-Stahl.

Seine chemische Zusammensetzung (Massenanteil) ist:

• Kohlenstoff (C): 0,42–0,49 %
• Silizium (Si): 0,17–0,37 %
• Mangan (Mn): 0,50–0,80 %
• Chrom (Cr): 0,80–1,10 %
• Nickel (Ni): 1,30–1,80 %
• Molybdän (Mo): 0,20–0,30 %
• Vanadium (V): 0,10–0,20 %
• Phosphor (P): ≤0,025 %
• Schwefel (S): ≤0,025 %
• Kupfer (Cu): ≤0,25 %
• Der Rest besteht aus Eisen (Fe) und unvermeidbaren Verunreinigungen

Dieses Material bietet ein hohes Streckgrenzenverhältnis, ultrahohe Festigkeit, gute Zähigkeit, hohe Temperaturfestigkeit und keine Anlasssprödigkeit.

Der Bohrerkörper des Gewindeknopfbohrers wird durch ein Schmiedeverfahren hergestellt. Dieses Verfahren verbessert die Ermüdungsbeständigkeit und Schlagfestigkeit und ermöglicht es dem Bohrerkörper, kontinuierlichen Stoßbelastungen standzuhalten.

Zusätzlich wird ein 21-stündiger Aufkohlungsprozess durchgeführt. Die Tiefe der aufgekohlten Schicht kann 2 mm erreichen, während die Oberflächenhärte bis zu 50 HRC beträgt, wodurch die Ermüdungslebensdauer verlängert wird.

YK05 ist eine Sorte von Wolframkarbid. Seine wichtigsten chemischen Bestandteile sind Wolfram, Kobalt und Kohlenstoff.

• Wolfram ist das Hauptelement zur Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit.
• Kobalt dient als Bindemittel und verbessert die Zähigkeit.
• Kohlenstoff liegt in Form von Karbiden vor und trägt zur Erhöhung der Härte bei.

YK05 besitzt eine extrem hohe Härte mit einer Vickers-Härte von 1600–1800 HV und bietet eine hohe Festigkeit, hervorragende Verschleißfestigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich YK05-Wolframkarbid besonders gut für Knopfbohrwerkzeuge.

Die von Beentools gelieferten Gewindeknopfbohrer verwenden eine Warmmontage und die Installation der Knöpfe mit Kupferunterlagen. Dieses Verfahren vermeidet die Rissgefahr, die beim Kaltpressen entstehen kann. Die Kupferschnittstelle unterstützt die Wärmeableitung und gewährleistet eine spaltfreie Montage der Knöpfe.

Gewindeknopfbohrer werden einer Kugelstrahlbehandlung und einer Rostschutz-Passivierung unterzogen.

Ein Kaliberknopf, auch als Außenknopf bezeichnet, ist der Knopf, der sich am äußersten Ring des Bohrers befindet. Er ist dafür verantwortlich, den Durchmesser des Bohrlochs aufrechtzuerhalten.

Der Winkel des Kaliberknopfes bezeichnet den Winkel zwischen den äußeren Kaliberknöpfen und der Mittelachse des Bohrers.

Dieser Winkel beeinflusst:

• den Kontakt der Kaliberknöpfe mit der Bohrlochwand,
• die Verschleißgeschwindigkeit der Kaliberknöpfe,
• die Fähigkeit des Bohrers, die Bohrlochwand zu korrigieren,
• sowie die Geradheit des gebohrten Lochs.

Wenn der Winkel des Kaliberknopfes zu klein ist, neigen die Knöpfe eher dazu, nach innen einzusinken. Dadurch verringert sich die Korrekturwirkung und die Geradheit des Bohrlochs verschlechtert sich. Ist der Winkel zu groß, tragen die Kaliberknöpfe eine höhere Belastung und verschleißen schneller, obwohl sie die Bohrlochwand effektiver korrigieren können.

Beentools bietet Kaliberknopf-Winkel von 30 Grad, 35 Grad und 40 Grad an.

• 30 Grad eignen sich für das Bohren in hartem Gestein. Die Korrekturwirkung ist geringer, aber der Verschleiß ist langsamer.
• 35 Grad ist der am häufigsten verwendete Mittelwert und bietet eine ausgewogene Gesamtleistung.
• 40 Grad eignet sich für weicheres Gestein oder Anwendungen, die eine stärkere Korrekturwirkung erfordern, weist jedoch einen relativ schnelleren Verschleiß auf.

Unter den meisten Arbeitsbedingungen ist 35 Grad die am häufigsten eingesetzte und ausgewogenste Option. Für extrem harte Gesteinsformationen kann 30 Grad gewählt werden. Wenn eine stärkere Korrektur erforderlich ist, kann 40 Grad in Betracht gezogen werden.

Ein Mittelknopf ist der Knopf, der sich genau in der Mitte der Bohrfläche des Bohrers befindet. Während des Bohrvorgangs wirkt er auf den zentralen Bereich der Gesteinsoberfläche.

1. Konkav Während des Gesteinsbohrens treten die Kaliberknöpfe zuerst mit dem Gestein in Kontakt und dringen zuerst ein. Dadurch kann der Bohrer schnell einen Mittelpunkt am Bohransatz bilden, sich automatisch an der Bohrlochachse ausrichten und leichter zentriert bleiben. Dies hilft, die Abweichung zu reduzieren und verbessert die Geradheit sowie die Bohrgenauigkeit. Diese Form eignet sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Bohrlochgeradheit, beispielsweise Sprenglochbohrungen und Tunnelvortrieb.
2. Konvex (Dome) Zu Beginn des Bohrvorgangs kommen die Mittelknöpfe zuerst mit dem Gestein in Kontakt, anschließend greifen die anderen Knöpfe ein. Dieses Design kann den Gesteinskern schneller brechen und entfernen und eignet sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Produktivität oder schnelle Kernzerstörung, beispielsweise bei Hochgeschwindigkeits-Vortriebsarbeiten.
3. Flach Alle Knöpfe sind auf derselben Höhe und in einer Ebene angeordnet und gleichmäßig verteilt. Äußere Kräfte und Stoßbelastungen werden gleichmäßiger über die gesamte Bohrerfläche verteilt, wodurch das Risiko lokaler Schäden, Risse oder vorzeitiger Ausfälle reduziert wird. Dadurch tragen die einzelnen Knöpfe während des Bohrens ähnlich hohe Belastungen, was die Lebensdauer und Stabilität des Bohrers verbessert. Diese Form eignet sich für stark abrasive Gesteinsformationen mit hohem Siliziumgehalt, wie Quarzit und Feuerstein.
4. Drop Center Dieses Design verfügt über eine vertiefte Mitte auf der Bohrerfläche. Es hilft dem Bohrer, die vorgesehene Bohrrichtung beizubehalten, Abweichungen zu reduzieren und die Geradheit sowie Stabilität des Bohrlochs zu verbessern. Es wird häufig für tiefe Ankerbohrungen und Verstärkungsbohrungen im Geotechnik- und Bergbau eingesetzt.

1. Kugelknopf Die Oberseite ist abgerundet und kuppelförmig. Er ist dick, stabil, langlebig und äußerst widerstandsfähig gegen Schlag- und Verschleißbelastungen. Obwohl die Bohrgeschwindigkeit etwas geringer ist, bietet der Kugelknopf eine sehr hohe Bruchfestigkeit und eignet sich besonders für sehr harte Gesteinsformationen oder Bohrumgebungen mit hohen Stoßbelastungen.
2. Ballistischer Knopf Dieser Knopf besitzt eine scharfe, stromlinienförmige Oberflächenform. Er ermöglicht eine höhere Bohrgeschwindigkeit und eine tiefere Gesteinseindringung. Die Effizienz ist normalerweise 10 % bis 20 % höher als bei Kugelknöpfen. Er eignet sich für weiches bis mittelhartes Gestein sowie Projekte, die eine höhere Eindringgeschwindigkeit erfordern.
3. Parabolischer Knopf Dies ist ein ausgewogenes Hybrid-Design zwischen Kugelknöpfen und ballistischen Knöpfen. Es kombiniert die hohe Eindringgeschwindigkeit ballistischer Knöpfe mit der längeren Lebensdauer von Kugelknöpfen. Es ist eine beliebte universelle Lösung für verschiedene Baustellen und bietet ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis.
4. Konischer Knopf Dieser Knopf besitzt eine konische Spitze und eignet sich nur für weiches Gestein. Er kann die Kraft konzentrieren und eine sehr hohe Bohrgeschwindigkeit erreichen. Typische Anwendungen sind weicher Kalkstein, Ton und Bodenformationen.

Ein Gewinde-Retrac-Knopfbohrer ist ein Gewindeknopfbohrer mit einem Retrac-Schaftdesign. „Retrac“ bezeichnet ein spezielles Schaftprofil mit einer zurückgesetzten, verjüngten oder entlasteten Außenform, häufig mit Nuten oder Rippen, ähnlich einer „Taillen“- oder „Schlitz“-Konstruktion.

Dieses Design hilft dabei, ein Festsetzen des Bohrers in komplexen Gesteinsformationen, Störungszonen, lockerem Boden oder einsturzgefährdeten Bohrlöchern zu verhindern. Es verbessert das Zurückziehen des Bohrers und erhöht die Effizienz auf der Baustelle. Es wird häufig im Bergbau, bei Felsverankerungen, im Tunnelbau sowie bei Anwendungen in gebrochenen Zonen, Störungsbereichen und instabilen Formationen eingesetzt.

Ein Aufweitungs-Knopfbohrer ist ein speziell entwickelter Knopfbohrer zur Vergrößerung von Bohrlöchern. Seine Hauptfunktion besteht darin, ein vorhandenes Pilotbohrloch auf den gewünschten Durchmesser zu erweitern. Er wird häufig im Bergbau, bei der Felsverstärkung, im Tunnelbau und bei anderen technischen Anwendungen eingesetzt, bei denen eine Aufweitung erforderlich ist.

„Aufweiten“ bedeutet die Vergrößerung eines zuvor gebohrten Lochs. In der Gesteins- und Bergbauindustrie wird normalerweise zuerst ein kleineres Pilotbohrloch hergestellt und anschließend ein Aufweitungsbohrer verwendet, um dieses auf den endgültigen Konstruktionsdurchmesser zu vergrößern.

Ein Aufweitungs-Knopfbohrer ist normalerweise größer dimensioniert und verfügt über mehrere Reihen verstärkter Knöpfe, die auf der Stirnfläche und am Außenrand verteilt sind. Er besitzt eine hohe Tragfähigkeit sowie eine ausgezeichnete Schlag- und Verschleißfestigkeit. Er wird üblicherweise zusammen mit einem Pilotbohrer eingesetzt, der die Bohrrichtung führt, während der Aufweitungsbohrer das Loch vergrößert.

1. Pilot-Aufweitungs-Knopfbohrer Dieses Design verfügt über einen Pilotbereich an der Vorderseite und einen Aufweitungskörper mit mehreren Reihen von Knöpfen dahinter. Es kombiniert Führung und Aufweitung in einem Arbeitsvorgang. Dadurch kann die Richtung bei Langlochbohrungen besser kontrolliert und die Abweichung reduziert werden. Es wird häufig für hochpräzise und hocheffiziente Aufweitungsanwendungen eingesetzt.
2. Dome-Aufweitungs-Knopfbohrer Dies ist ein Aufweitungsbohrer mit einer kuppelförmig konvexen Stirnfläche und eingesetzten Wolframkarbid-Knöpfen. Er wurde speziell für Aufweitungsarbeiten in hartem Gestein oder komplexen Formationen entwickelt und bietet eine hohe Verschleißfestigkeit, lange Lebensdauer und hohe Aufweitungseffizienz.

Beentools unterstützt die Lasermarkierung auf allen Bohrerkörpern von Gewindeknopfbohrern. Die Markierung ist verschleißfest und bleibt auch am Ende der Lebensdauer des Bohrers deutlich sichtbar. Zusätzlich kann Beentools Seriennummern zur Rückverfolgbarkeit der Produkte bereitstellen.