DTH ボタンビットは、効率、安全性、環境保護、シンプルな構造、操作の容易さなどの理由から、鉱業、採石、水利工学、井戸、鉄道、高速道路建設などで広く使用されています。
DTHボタンビットの動作原理は、DTHハンマーによって生成された応力衝撃波を伝達し、岩盤表面に高周波で連続的に衝撃を与えることです。衝撃によって岩盤は亀裂・破砕し、DTHドリルパイプの回転作用によって直接切断されます。そして、高圧空気流の作用により、破砕された岩石切削片は連続的に孔外に吹き出され、掘削目的を達成します。
掘削工程において、DTHボタンビットの超硬ボタンは主にDTHハンマーからの高周波応力波を受け止め、岩盤表面へ直接伝達することで切削作業に寄与します。DTHボタンビットの超硬ボタンは、作業中に非常に複雑な応力条件に晒されるため、適切なボタン形状を選択することが特に重要です。
DTH ボタン ビットで一般的に使用される超硬ボタンの形状には、円錐ボタン、弾道ボタン、半弾道 (放物線) ボタン、半球形 (ドーム) ボタンなどがあります。
1. 円錐形のボタン
円錐ボタンは鋭利な形状をしているため、岩石との接触面積が小さく、抵抗が少なく、掘削速度が速いという利点があります。しかし、超硬ボタンは体積が小さいため、曲げ強度とねじり強度が比較的低くなっています。挿入後の露出ボタンの高さが比較的高いため、作業中に大きな曲げモーメントが発生し、超硬ボタンが破損しやすくなります。
円錐ボタンの最大の利点は、掘削速度が速く、あらゆる軟岩や低摩耗性の岩層に適していることです。
2. 弾道ボタン
バリスティックボタンは円錐ボタンから進化したもので、円錐ボタンの構造的欠陥を補い、超硬合金ボタンの曲げ強度とねじれ強度を効果的に向上させ、ボタン寿命を延ばします。また、円錐ボタンの利点を併せ持ち、高速掘削を実現します。
バリスティックボタンは、軟岩、中軟岩、および低摩耗性の岩層に最適です。半球型ボタンよりも掘削速度が速く、岩石破砕効率も高くなりますが、破砕しやすいため、破砕性岩層には適していません。
3. 半弾道（パラボリック）ボタン
セミバリスティックボタンは、バリスティックボタンに比べてより膨らんだ形状をしており、耐摩耗性に優れています。これらのボタン形状は、半球形ボタンの耐久性とバリスティックボタンの高い岩石破砕速度を両立させており、中硬度または中程度の研磨性を持つ岩石層に適しています。
4. 半球形（ドーム）ボタン
半球形ボタンは優れた曲げ耐性とねじり耐性を備え、他の形状のボタンと比較して比類のない衝撃靭性と強度を誇ります。クラウンが厚いため、超硬ボタンの許容摩耗量が相対的に増加し、耐用年数が大幅に延長されます。
様々な作動空気圧、様々な岩石硬度の地質構造、特に1.6MPaを超える高空気圧現場や、層間や亀裂が存在する複雑な地質環境で広く使用されています。しかし、超硬ボタンは作動時に岩石表面との接触面積が大きく、高い摩擦抵抗が発生するため、掘削速度が低下します。
半球形のボタンは、DTH ドリル ビットで最も一般的に使用される形状で、硬い岩や研磨性の高い岩層に最適です。
超硬ボタンの形状はそれぞれ、用途と作業特性が異なります。ボタン形状の選択にあたっては、岩石の硬度、地質構造、エンジニアリング要件などの要素を考慮し、掘削プロジェクトの円滑な進行を確保するために適切なボタン形状を選択する必要があります。
