Madencilik, tünelcilik ve sondaj çalışmalarında
kesici-delici uçlar ile kayaç yüzeyi arasındaki yüksek basınç, sürtünme ve
darbe etkileriyle oluşan karmaşık etkileşimler, ekipmanlarda önemli aşınmalara
yol açmakta ve bu durum operasyon maliyetlerini ve bakım sıklığını artırarak
verimliliği düşürmektedir. Aşınma davranışının tahmin edilmesinde yaygın
kullanılan Cerchar Aşındırıcılık İndeksi (CAI) yöntemi, çelik konik bir
ucun belirli bir yük altında (≈ 70 N) kayaç üzerinde oluşturduğu iz genişliğini
(≈ 10 mm) ölçerek kayaçların aşındırıcılık potansiyelini belirlemektedir. Ancak
yapılan tüm CAI deneyleri oda sıcaklığında yapılmakta ve bu durum gerçek saha
koşullarını yeterince temsil etmemektedir. Delme ve kazı işlemleri sırasında
sürtünme ve deformasyon etkileri nedeniyle kesici uç sıcaklıkları önemli ölçüde
artmakta, bu artış hem kayaç davranışını hem de kesici uç malzemesinin sertlik,
süneklik ve sürtünme özelliklerini değiştirerek aşınma oranını doğrudan
etkilemektedir. Artan sıcaklığın, kesici uç malzemesinin sertliğini düşürdüğü
ve sünekliğini artırdığı bilinmektedir. Bu durum, aşınma oranını beklenenden
farklı bir yönde değiştirebilir. Diğer yandan, yüksek sıcaklıklar kayaçtaki
bazı minerallerin termal genleşme farklılıklarından dolayı zayıflamasına yol
açarak, kayaç yüzeyinin daha kolay kazılmasına neden olabilir, bu da teorik
olarak kesici uçlardaki aşınmayı azaltabilir. Bu aşınma miktarlarını doğru bir
şekilde sınıflandırabilmek adına yapılacak olan çalışma sonunda, sıcaklıkla
birlikte güncellenmiş olan Termal Cerchar Aşındırıcılık İndeksi (T-CAI) önerilecektir.
Bu yaklaşımla, gerçek çalışma koşullarına daha yakın deneysel verilerin elde
edilmesi ve kesici-delici ekipmanların ömür tahminlerinin daha güvenilir bir
şekilde yapılması hedeflenmektedir. Çalışmanın sonunda ise, kesici uç
sıcaklığının göz ardı edilmemesi gerektiği, saha koşullarında oluşan termal
etkilerin aşınma davranışlarını belirlemede kritik bir parametre olduğu
vurgulanacaktır. Bildiri kapsamında ise bu amaç doğrultusunda 21 farklı
kayaç üzerinde yapılan testlerin ön sonuçlarına yer verilmiştir.
In mining, tunneling, and drilling operations,
the complex interactions between cutting-drilling bits and rock surfaces,
caused by high pressure, friction, and impact effects, lead to significant wear
on equipment. This increases operational costs and maintenance frequency,
thereby reducing efficiency. The Cerchar Abrasiveness Index (CAI) method,
commonly used to predict wear behavior, determines the abrasiveness potential
of rocks by measuring the width of the groove (≈ 10 mm) created on the rock by
a steel conical tip under a specific load (≈ 70 N). However, all CAI
experiments are conducted at room temperature, which does not adequately
represent actual field conditions. During drilling and excavation operations,
friction and deformation effects cause significant increases in cutting tip
temperatures. This increase directly affects the wear rate by altering both
rock behavior and the hardness, ductility, and friction properties of the
cutting tip material. It is known that increased temperature reduces the
hardness of the cutting edge material and increases its ductility. This
situation can change the wear rate in a different direction than expected. On
the other hand, high temperatures can weaken the rock due to thermal expansion
differences in some minerals, making the rock surface easier to cut, which
could theoretically reduce wear on cutting edges. In order to accurately
classify these wear amounts, the updated TermalCerchar Abrasiveness Index (T-CAI) will
be proposed at the end of the study. With this approach, the aim is to obtain
experimental data closer to real working conditions and to make more reliable
life predictions for cutting and drilling equipment. At the end of the study,
it will be emphasized that cutting tool temperature should not be ignored and
that thermal effects occurring in field conditions are a critical parameter in
determining wear behavior. Within the scope of this paper, preliminary results
of tests conducted on 21 different rock types for this purpose are presented. On
the other hand, high temperatures can weaken the rock due to thermal expansion
differences in some minerals, making the rock surface easier to cut, which
could theoretically reduce wear on cutting edges. To accurately classify these
wear amounts, an updated Thermal Cerchar Abrasiveness Index (T-CAI) will
be proposed at the end of the study. With this approach, the goal is to obtain
experimental data that more closely approximates real working conditions and to
make more reliable life predictions for cutting and drilling equipment. At the
end of the study, it will be emphasized that cutting tool temperature should
not be ignored and that thermal effects occurring in field conditions are a
critical parameter in determining wear behavior. Within the scope of this
paper, preliminary results of tests conducted on 21 different rock types for
this purpose are presented.
