Kaya Matkapları; Altyapı Ekipmanları

Kaya delme matkapları

Günümüzde zeminin fiziksel ve mekanik özelliklerinin tesbiti ve buna uygun delme
sistemlerini kapsayan bir teknoloji olarak kaya delme, bir üretim ve buna bağlı olarak tüketim endüstrisi oluşturmaktadır. Daha hızlı ve daha fazla cevher üretiminde mekanik kazı sistemleri kaçınılmaz olmaktadır.
Madencilik sektöründe, yekpare matkap çubukları yani monobloklar büyük kütleli kaya bloklarını parçalamak için patlatma deliklerinin açılmasında, çıkan parçaların daha küçük boyutları indirilmesinde, kesme deliklerinin açılmasında ve çeşitli sondaj işlerinde yaygın olarak kullanılırlar. İnşaat sektöründe ise duvar, tuğla ve beton yüzeylerin kazınıp delinmesi, bina, köprü v.s. temellerinin kazılması, tünel açma işleri, tali yolların yapımı, kanalizasyon çukurlarının açılması gibi kullanım sahaları da mevcuttur.
Kayaçla devamlı temasta olan bu pahalı ekipmanların bir süre sonra aşınarak kullanılmaz hale geldikleri düşünülürse, maksimum ömrü elde edebilmek ve optimum performansı sağlayabilmek için öncelikle imal esaslarını amacına uygun olarak irdelemek gereklidir.
Bu ödevde kaya delmede kullanılan yekpare matkap çubuklarının çalışma prensiplerine göre genel imalat tarzı incelenerek, üretimde karşılaşan problemlerin tanıtılması aracılığıyla optimum tekniklerinin kararlaştırılmasına çalışılmıştır .

Firmamız kaya matkapları imalatı yapmaktadır.

2- YEKPARE MATKAP ÇUBUKLARININ TANITILMASI

2.1 Kaya Delme Matkaplarının Genel Görünüşleri

Esas olarak bir yekpare kaya delme matkabı 7/8 inch veya 1 inchlik altıgen kesitli ortası delik çelik çubuğun bir ucunun matkabı çalıştıracak hava tabancanın tutacağı kuyruk formunun, diğer tarafına da kesici ağzı oluşturacak sert metal (tungsten karbid) ucun takılacağı kafa formuunun verilmesi suretiyle teşkil edilmektedir.
2.2 Kaya Delme Matkaplarının Boyutlandırılmasındaki Faktörler ve Standartlar


Her büyüklükteki matkap çeliği için iki temel alan söz konusudur. 7/8 inch altıgen çelikler için bu alanlar Seri 11 ve Seri 12 olarak bilinir. Genel olarak Seri 11 madencilikte Seri 12 ise inşaat alanında kullanılmaktadır. Seri 11 in madencilikteki kullanımının sebebi daima küçük deliklere olan ihtiyaçtır. Normal olarak 7/8 inchlik bir matkap çubuğunun minimum kafa ölçüsü 29 mm dir.Diğer taraftan efektif matkap boyutunun 800 mm değişmesi ayaklı tabanca ile matkabın çalışması koşuluna göre saptanmıştır. El tabancaları ile çalışma sözkonusu ise bu değişme 600 vey 400 mm olabilmektedir.
Ancak yine de gerçek ölçüler, madende veya inaşaatta kullanılan patlayıcının boyutlarına, delme makinesinin boyutlarına, delinecek deliğin derinliğine, kayacın sertliğine göre saptanmalıdır.
Konu ile ilgili olarak kayaları delmede kullanılan matkap çubuklarının boyutları TSE tarafından aşağıda belirtildiği gibidir.

3- KAYA DELME MATKAPLARININ İMALAT PROSESLERİ VE TASARIM KARARLARININ OLUŞTURULMASI

Genel olarak bir kaya delme matkabının imalatı amaca uygun matkap çeliğinin standart ölçülerde kesilmesi daha sonra matkabı çalıştıracak hava tabancasının tutacağı sap kısmının yapılması ve kesici ağız için sert metal ucun takılacağı kafa kısmının şişirilmesi işlemlerini içermektedir.
İmalatta uygulanan proseslerinin sonradan kaya delme matkabının kullanımı aşamasında çalışma ömrü üzerindeki etkileri kaçınılmazdır. Özellikle, matkap çeliğine uygulanan ısıl işlemlerde yapılan hataların matkabın sap ve baş kısmından deforme olmasına yol açması ve matkabın kırıcı ağzını oluşturan sert metal (tungsten karbid) ucun aşınması kriterlerine imalat yöntemlerinde önem verilmedir

3.1. Kullanılan Çelikleri ve Özellikleri

Yekpare kaya delme matkaplarının imalatında kullanılan çelikler genellikle 7/8 inch veya 1 inch anahtar ağzına sahip altıgen formda ortası delik matkap çelikleridir.
Ham kütüğün ortasına ıstampa ile basılarak, matkap ile boşaltılıp haddelenmiş çubuğun soğuması esnasında orta delikteki kum çıkarılma işlemi günümüzde geçerliliğini yitirmiştir. Bu eski metodun yerine yüksek haddeleme sıcaklıklarına imkan veren,ürünün iyi kontrol edilebilmesini ve istenilen toleranslarda delik açılabilmesini sağlayan iç delik malzemeleri günümüzde kullanılmaktadır.Tüm dünyada yaygın olarak kullanılan 1130 tipi olarak bilinen çelikler kolay lehimlenebilirlik ısıl işlemlerdeki ortaya çıkabilecek minimum yapı kusurları ve kolaylıkla sertleştirilebilirlik gibi avantajlara sahiptirler.

3.2. Matkabın Sap ve Kafa Kısmının Şirilmesi

Bir kaya delme matkanının onu çalıştıracak olan tabancaya takılması ve delikten çıkarılmasını sağlayacak bir sap kısmının olması gereklidir.Günümüzde monobloklarlar en çok şişirilmiş saplı matkaplardır
Bunların avantajları şöyle sıralanabilir:
a) Sap uzunluğu değişmez.
b) Sıkışmış matkap çubuğu mekanik olarak delikten çıkarılabilir.
c) Islak ve kuru çalışma koşullarına uygundur.
d) Lastik saplardan daha ucuzdur.
Sapın şekli düşünüldüğünde kesit değişimi bir gerilme yığılmasına sebebiyet verecektir. Ayrıca tabancanın baş ucu hasar gördüğünde bu bölgede yorulma kırılmalarına sebep olan derin iz veya çentiklerin ortaya çıktığı görülür. Bu problemi amak için iki teşebbüste bulunulabilir.

Alttan Kesilmiş Sap: Hava tabancasının baş burcundaki hatalar sebebiyle sapta oluşabilecek hasarlar, sapın geniş radyüsünü çevresini alttan taşlamak suretiyle minumuma indirilebilir.Ayrıca tabancanın baş burunu modifiye etme zarureti ortadan kalkmış olur. Ancak bu alttan taşlama zaten yüksek çekme gerilmelerine maruz kalan geçiş bölgesinde istenmeyen ilave gerilmeler yaratır.Bu yüzden bazı üreticiler sıcak dövme yöntemine karar kılsalar da bu da sap formunu kontrol etmekte güçlükler yaratabilir.

Kalınlaştırılmış Sap: Bu çeşit sapta , sap gövdesi ile geniş kesit arasındaki geçiş kalınlaştırılarak sapın zayıf olduğu bölge %60-70 dolayında daha mukavim hale getirilebilir. Bu 2. uygulama özel bir baş burcuna olan ihtiyaçtan endüstride tam olarak kullanılamasa da çok daha uygun bir yaklaşımdır.

Kafa Kısmının Şişirilmesi: Kafa formu matkap çeliği delik içerisinde eğilmeden belli bir miktar çevre aşınmasına müsaade edilecek ve aynı zamanda delme sırasında yeterli bir temizlenme sağlanacak şekilde dizayn edilmelidir.


3.3. Uygulanan Isıl İşlemler

Kaya delme matkaplarının imalinde kullanılan bütün çeliklerde ısıl işlemlerin indüksiyon ısıtması ile yapılmasının nedenleri şu şekilde sıralanabilir.
1- Sınırlandırlmış bölgesel sertleştirme
2- Kısa ısıtma süreleri
3- Minimum yüzey dekarbürizasyonu ve oksidasyon
4- Sadece hafif deformasyon
5- Artan yorulma mukavemeti
6- Düşük proses maliyetleri

Genel olarak bir kaya delme matkabına uygulanan ısıl işlemler, monoblok üzerinde yapılacak talaş kaldırma işlemleri için çeliğin yumuşatılmasını sağlayan yumuşatma tavlaması ve bu yumuşatılmış bölgenin talaş kaldırmadan sonra istenilen sertlik değerine getirilmesini sağlayan sertleştirme ve menevişleme tavlamalarını içerir.

Yumuşatma Tavlaması: Bu tavlama işleminin genel amacı çeliğin sertliğini azaltmak ve daha sonraki imal işlemlerini kolaylaştıracak bir yapıya sahip olmasını sağlamaktır.
Böylelikle monobloğun kafasına sert metal ucu takmak için gerekli olan lehim kanalının frezede açılması ve kuyruk kısmındaki orta hava deliğinin genişletilmesi sağlanmış olunur.
Üzerinde öncelikle durulması gereken nokta frezede işleme, planyalama , delme gibi prosesler için tavlama sıcaklığının bir miktar artıralarak lamelli bir yapı elde edilmesidir.

Sertleştirme ve Menevişleme: Bir kaya delme matkabında sertleştirme ve buna müteakip menevişleme tavlaması yalnızca sap ve kuyruk kısmına uygulanmalıdır. Bundaki amaç talaş kaldırma işlemi için yumuşatılmış olan kuyruğu yeniden belirli bir sertlik ve tokluk değerine getirmektir.

Bir kaya delme matkabına uygulanan ısıl işlemler daha çok bölgesel olduğu için ısıtılan bölge ile soğuk bölge arasında kalan bir geçiş bölgesinde sertlik değeri düşer. Bu bölge genelde çelikte çatlakların oluşabileceği bir potansiyel teşkil etmektedir. Bu sebeple bazı kaya delme matkabı üreticileri bunu ortadan kaldırmak için çok daha yüksek soğuma hızları ile ısıl işlemleri gerçekleştirmişlerdir. Ancak , yapılan uygulamalar göstermiştir ki , sertlik değeri belli bir minimum değerin altına düşmediği durumlarda geçiş bölgesinin negatif etkisi görülmemektedir. Bir kaya delme matkabının genel sertlik dağılımı aşağıda verilmiştir.
Bununla beraber geçiş bölgesinin sertliğini artırmak için bazı yöntemler geliştirilmişse de bunun pahalı olması ve gerçek yararının saptanamaması sebebiyle tercih edilmemektedir.
3.4. Uygulanan Talaş Kaldırma İşlemleri

Bir kaya delme matkabına uygulanan talaş kaldırma işlemleri, kafaya sert metal ucun takılması için gerekli lehim kanalının açılması ve matkabın tabancaya takılmasını sağlayan sap kısmının standart ölçüsüne getirilmesi proseslerini içerir.
Kafaya takılan standart metal uçlarının boyutlarına uygun olarak monobloğun kafasına lehim payı da göz önüne alınarak dikey frezelemeyle tek pasoda kanal açılır. Bu işlemde lehim kananlını kafanın tam ortasına gelecek şekilde açmak ve lehim tabanının takkap ana ekseninine dik olmasını sağlamaktır. Eğer kanal kafanın tam ortasına açılmazsa vurma esnasında doğacak eğme gerilmeleri yorulma kırılmasına yol açarak matkabın sap veya kafa kısmından kırılmasına sebep olur. Eğer kanal tabanı matkap ana eksenine dik yapılmazsa sert metal uç kaya ile eksantrik bir dönüş ile temas sağlar ki bu, matkabın delikte sıkışması ve tam yuvarlak bir deliğin açılmamasına sebebiyet verebilir.

3.5. Matkaba Sert Metal Ucun Lehimlenmesi ve Aşınmaya Etkiyen Faktörler

3.5.1 Lehimleme Prosesi

Bir kaya delme matkabında asıl kırıcı ağızı oluşturacak olan sert metal uç çelik gövdeye sert lehimlenme usulü ile tesbit edilir. Ancak , çelik ve sert metalin teknik ve fiziksel özellikleri birbirinden çok farklı olması bu lehim bağlantısında özel tedbirlerin alınmasını gerektirir.
Sert metallerin ihtiva ettikleri karbürler ıslanma ve lehim zorlukları meydana getirir. Saf hidrojen atmosferi altında yapılan sinterlemede oluşan üst tabaka lehim tekniği açısından zararlıdır. Yine vakum altında yapılan sinterlemede oluşan kobalt buharlaşması da lehimin ıslatma kabiliyetini kötüleştirir. Vakum fırınlarında grafitli sinter tasından
alınan karbon da aynı tarzda etki eder. Bu açıdan sert metallerin yüzeyinde ıslanma zorlukları sebebiyle lehim emniyetinin düşmesi söz konusu olur.
Sert metallerin üst yüzey işlemleri bu sebeplerden dolayı lehime uygun hale getirilmelidir.
Bunun için geçmişte sert metal yüzeyler lehimden önce taşlanırdı. Bugün ise sert metal imalatçıları uçlarını münkün mertebe lehime uygun üretmeyi başarmışlardır. Bazen de özellikle çok zor lehimlenen tiplerde ıslanmayı iyileştirmek amacıyla nikelleme yapmaktadırlar Lehimlenerek uçlar mutlak suretle dikkatlice temizlenmeli , yağ ve kirden arındırılmalıdır. Lehimle ıslanması zor olan kısımların 700-900 C dehidrojen atmosferi altında yarım saat kadar süreyle pişirilmesi düzelmeyi sağlayan yöntemlerdendir.
Sert metal ile çeliğin ısıl genleşme katsayıları oranı yaklaşık 0.5 dir. Bu nedenle lehim tam anlamı ile katılaşınca, lehim tarafından birleştirilen maddelerde farklı gerilmeler doğacaktır. Taşıyıcı çelik büzülme ile kısalacak , buna mukabil lehim dikişi yakınlarında uzayacaktır. Bu yüzden de iç gerilmelere maruz kalacaktır. Diğer taraftan da sert metal kendi küçük büzülmeleri sebebiyle basma zorlanmalarına uğrayacaktır. Bu nedenle doğan eğilme momenti lehimle bağlanan yeri bükmeye çalışacaktır ve sert metalin dış yüzeyini kazıyacaktır. Sert metallerin basma mukavemetleri yüksek değildir. Bu yüzden oluşan plastik deformasyonlar, gelişigüzel gerilim dağılımı nedeniyle kırılmalara yol açar. Bundan kaçınmak amacıyla taşıyıcı çelikler yüksek akma sınırı ve çekme dayanımına sahip olan çeliklerden seçilmelidir.
Lehimleme esnasında karşılaşılan soğuma gerilmelerinin kötü etkilerini pratik tedbirlerle alma gereği doğmuştur. Degussa 4900 gibi katılaşma sıcaklığı düşük lehimlerle çalışmak suretiyle daha düşük gerilmeler elde edilmiş olunur.

3.5.2. Tungsten Karbid Ucun Aşınmasını Etkiyen Faktörler

Uç aşınmasını etkileyen imalat değişkenleri şunlardır:
a) Tane ebadı
b) Kobalt miktarı
c) Karbon miktarı
d) Porozite
Değişik tane boyutlarında maksimum enine kırılma dayanımı değişik kobalt miktarlarında elde edilir. Bundan da anlaşılacağı gibi değişik sertlik seviyelerinde optimum sertlik ve dayanım kombinezonlarını elde etmek için değişik tane boyutları gerekecektir.

Tane Ebadının Etkisi:Belirli bir kobalt miktarında tanelerin ebadı büyüdükçe uç sertliğini kaybetmektedir. Maksimum aşınma dayanımının istenildiği yerlerde ince taneli Wc- Co, darbe dayanımının fazla olmasının istenildiği yerlerde ise tanelerin dadha iri olması gerekir. İri taneler Wc- Co ucun sertliği azaltır ve aşınma sırasında yapıdan kolaylıkla ayrılırlar.
Kobalt Miktarının Etkisi:Kobalt miktarı arttıkça ucun enine kırılma dayanımı hızla artmakta ve %20 Co için maksimum değere ulaşmaktadır. Aşınma ise sertlikle orantılıdır.
Karbon Miktarının Etkisi:Sinterleme işlemi sırasında karbonuun uca girişi enine kırılma dayanımını azaltacağınan sinterlemenin çok iyi kontrol edilmesi gereklidir.
Porozite Etkisi:Porozite sert metalin kırılganlığını belirleyen en önemli faktördür Değişik araştırmacılar poroziteninen kontrolünün, uçların ömürlerini etkileyeceklerini ortaya çıkarmışlardır. Tamamen poroziteden arınmış bir ucun ömrü %100 kadar artabilmektedir.
Bileme İşlemleri

Bir kaya delme matkabı sert ucunun takılmasından sonra kullanıma hazır hale gelebilmesi için lehim ve dövme çapaklarının alınıp, kafanın orijinal ölçüsüne bilenmesi gereklidir.
Matkapların zamanında ve doğru olarak bilenmesi tatminkar neticelerin alınmasında son derece önem taşır. Her bilemede yaklaşık 0.5 mm-0.75 mm arasında bir kısım metal uçtan taşlanmalıdır.

3.6. Uygulanan Yüzey İşlemleri

3.8.1. Bilya Püskürtme - Çelik Kumlama

Kaya delme matkaplarında rastlanan problemlerden biri de matkap çeliğinin yorulma sonucu kırılmasıdır.
Bilindiği gibi çalışma esnasında kaya delme matkabı yüksek dinamik zorlanmalara maruz kalır. Büyüklüğü ve yönü düzenli ya da düzensiz bir şekilde, sürekli değişen kuvvet veya momentler matkap çeliğine etkir. Özellikle matkabın rotasyon hareketi neticesinde eğme ve burma gerilmeleri yükleme çevrimlerini oluşturur. Eğer, her bir çevrimde oluşan zorlanama yeterince büyükse matkabın yorulma kırılması sonuscunda hasara uğraması söz konusudur.
Çeliğin bu tür zorlanmalarına karşı direncini ifade eden yorulma dayanımı parçanın şekli, yüzey kalitesi, ortamın korozif etkisi, kuvvet iletiminin türü, mikro yapının saflığı gibi bir çok faktöre bağlıdır.
Şimdiye kadar yapılan deneyler ve tecrübeler matkap çeliğinin yüzey tabakalarında bulunan basınç gerilmelerinin yorulma dayanımını büyük miktarlarda arttırdığını ve özellikle kaya delme işlemlerinde söz konusu olan korozyon riskini önemli ölçüde azalttığını göstermiştir.
İşlemin Yapılışı ve Etkisi: Bilya püskürtme işlemi, kaya delme matkaplarının yorulma dayanımını arttırmak üzere çekmeye maruz kalan yüksek dayanımlı çelik bilyalar ile bombardıman edilerek yapılır.
Kaya delme matkaplarının bilya püskürtme işleminde genellikle çapları 1.5-2 mm arasında değişen döküm kumlar tercih edilir. Çeliklerde çekmeye karşı dayanımlar basmaya karşı dayanımlardan daha düşük olduğu için çatlamalar çekmeye çalışan kısımlarda oluşur. Ancak döküm kumlarla telden kesilerek yapılmış kumlardandan çekme gerilmelerinin etkisi daha büyük mertebelerde azaltılmış olur. Bu suretle çeliğin yorulma dayanımı artırılarak, faydalı ömrü uzatılmış olur.

3.8.2. Fosfat Kaplama ve Boyama

Bilya püskürtme işleminden çıkan kaya delme matkapları özellikle orta deliklerinin korozyona karşı dirençli hale getirilebilmesi için fosfat kaplanır. Özellikle su ile çalışmalarda matkabın orta deliği yüksek etkili korozif ortamın tesiri altındadır. Bu sebeple bu bölgelerde bir yorulma çatlağının oluşması ihtimali fazladır. Fosfatlama yoluyla matkabın bütün yüzeylerinde korozyona karşı direnç kazanılmaktadır.
Fosfatlanan kaya delme matkapları uzun süre depolanabilmeri için ayrıca boyanırlar. Bu işlem için kullanılan boyalar darbeye karşı mukavimdir. İyi yapışma kabiliyetleri boyaya katılan kauçuk ile sağlanabilmektedir. Kaya delme matkabının orta deliği ise yağ ile kaplanır. Bazı durumlarda matkap boya yerine mum banyosuna da sokularak ortamın korozif etkisine karşı izolasyonu sağlanabilmektedir.

Ankraj Kafası | Jet Grout | Kaya Matkapları

 

ÜRÜNLERİMİZDEN

Jet Monitör
Image Detail
Jet Pistonu
Image Detail
Oks Çakıcı Çene
Image Detail
altyapı ürünlerimizin tamamını görmek için tıklayın