Shrnutí a analýza životnosti diamantových pilových kotoučů

Diamantové pilové kotouče jsou nepostradatelným nástrojem při těžbě a zpracování kamene.

Jejich účinnost a životnost jsou určeny mnoha faktory, které lze shrnout a analyzovat tak, aby zahrnovaly následující parametry:

 

 

 

• (1) Lineární rychlost pilového kotouče: Při praktické práci je lineární rychlost kotouče diamantové kotoučové pily omezena podmínkami zařízení, kvalitou pilového kotouče a vlastnostmi řezaného kamene. Pro optimální životnost pilového kotouče a účinnost řezání by měla být lineární rychlost zvolena podle vlastností různých kamenů. Při řezání žuly lze lineární rychlost pilového kotouče zvolit v rozsahu 25m~35m/s. U žuly s vysokým obsahem křemene, která se obtížně piluje, je výhodnější spodní mez lineární rychlosti pilového kotouče. Při výrobě žulových dlaždic je průměr použitého kotouče diamantové kotoučové pily relativně malý a lineární rychlost může dosáhnout 35 m/s.
• (2) Hloubka řezu: Hloubka řezu je důležitý parametr zahrnující opotřebení diamantu, efektivní řezání, namáhání pilového kotouče a vlastnosti řezaného kamene. Obecně řečeno, když je lineární rychlost kotouče diamantové kotoučové pily vysoká, měla by být zvolena malá hloubka řezu. V současné době lze hloubku řezu pro diamantové řezání volit mezi 1 mm a 10 mm. Při řezání žulových bloků pilovým kotoučem s velkým-průměrem lze hloubku řezu obvykle ovládat mezi 1 mm a 2 mm a je třeba snížit rychlost posuvu. Když je lineární rychlost kotouče diamantové kotoučové pily velká, měla by být zvolena velká hloubka řezu. V rámci přípustného rozsahu výkonu pily a síly nástroje by však měla být pro zlepšení účinnosti řezání použita větší řezná hustota. Pokud existují požadavky na obrobený povrch, měla by být použita malá hloubka řezu.
• (3)Rychlost posuvu: Rychlost posuvu je rychlost posuvu řezaného kamene. Jeho velikost ovlivňuje rychlost řezání, sílu působící na pilový kotouč a odvod tepla v zóně řezání. Jeho hodnota by měla být zvolena na základě vlastností řezaného kamene. Obecně lze říci, že při řezání měkčích kamenů, jako je mramor, lze rychlost posuvu přiměřeně zvýšit. Pokud je rychlost posuvu příliš nízká, vede to ke zlepšení rychlosti řezání. Pro řezání jemnozrnné, relativně homogenní žuly lze příslušně zvýšit rychlost posuvu. Pokud je rychlost posuvu příliš nízká, diamantová řezná hrana se snadno opotřebuje. Při řezání hrubozrnné žuly s nerovnoměrnou tvrdostí je však třeba snížit rychlost posuvu; jinak bude pilový kotouč vibrovat, což způsobí zlomení diamantu a snížení rychlosti řezání. Rychlost posuvu pro řezání žuly se obecně volí v rozmezí 9 m~12 m/min.

 

 

 

 

• (1) Velikost diamantového zrna:Běžně používané velikosti diamantových zrn jsou v rozmezí 30/35~60/80. Čím tvrdší kámen, tím jemnější velikost zrna by měla být zvolena. Za stejných tlakových podmínek totiž platí, že čím je diamant jemnější, tím je ostřejší, což je výhodné pro řezání do tvrdých hornin. Pilové kotouče s velkým-průměrem navíc obecně vyžadují vysokou účinnost řezání a měly by být vybírány s hrubším zrnem, jako je 30/40 nebo 40/50; pilové kotouče s malým-průměrem mají nízkou účinnost řezání a vyžadují hladké řezy kamene, proto by měly být vybrány s jemnější zrnitostí, například 50/60 nebo 60/80.
• (2) Diamantová koncentrace: Koncentrace diamantů se vztahuje k hustotě diamantů rozmístěných v pracovní matrici (tj. hmotnosti diamantů na jednotku plochy). "Specifikace" stanoví, že když je 4,4 karátů diamantů na krychlový centimetr pracovní matrice, koncentrace je 100%, a když je 3,3 karátů diamantů, koncentrace je 75%. Objemová koncentrace udává objem obsazený diamanty v aglomerátu a je stanoveno, že když objem diamantů zabírá 1/4 celkového objemu, je koncentrace 100 %. Zvýšení koncentrace diamantu může prodloužit životnost pilového kotouče, protože zvýšení koncentrace snižuje průměrnou řeznou sílu na každý diamant. Zvýšení hloubky řezu však nevyhnutelně zvyšuje cenu pilového kotouče. Proto existuje optimální koncentrace, která se zvyšuje s řeznou rychlostí.
• (3) Tvrdost pojiva: Obecně platí, že čím vyšší je tvrdost pojiva, tím silnější je jeho odolnost proti opotřebení. Proto je při řezání vysoce abrazivních hornin výhodnější vysoká tvrdost pojiva; při řezání měkkých hornin je výhodná nízká tvrdost pojiva; a při řezání vysoce abrazivních a tvrdých hornin je výhodná střední tvrdost pojiva.
• (4) Silový efekt, teplotní efekt a opotřebení: Během procesu řezání kamene jsou diamantové kotoučové pily vystaveny střídavému zatížení, jako je odstředivá síla, řezná síla a řezné teplo.

 

Poškození opotřebováním diamantových kotoučových pil je způsobeno silovými a teplotními účinky.

a, Silový efekt:

• Během procesu řezání je pilový kotouč vystaven axiálním a tangenciálním silám. V důsledku sil působících v obvodovém a radiálním směru je pilový kotouč zvlněný v axiálním směru a diskový-tvar v radiálním směru. Obě tyto deformace vedou k nerovnoměrným řezům horniny, zvýšenému odpadu kamenů, vyšším hladinám hluku při řezání a zesíleným vibracím, což vede k předčasnému selhání aglomerace diamantu a snížení životnosti pilového kotouče.

 

b, vliv teploty:

• Tradiční teorie předpokládá, že teplota ovlivňuje proces pilového kotouče především dvěma způsoby: za prvé způsobuje grafitizaci diamantu v aglomerátech; za druhé, vytváří tepelné napětí mezi diamantem a matricí, což způsobuje předčasné oddělení diamantových částic. Nový výzkum ukazuje, že teplo vznikající při řezání se přenáší hlavně do aglomerátů. Teplota zóny oblouku není vysoká, obecně mezi 40 a 120 stupni. Teplota brusného bodu je však mnohem vyšší, obecně mezi 250 a 700 stupni. Chladivo pouze snižuje průměrnou teplotu zóny oblouku a má malý vliv na teplotu brusiva. Takové teploty nezpůsobují karbonizaci grafitu, ale mění třecí vlastnosti mezi brusivem a obrobkem a vytvářejí tepelné napětí mezi diamantem a přísadami, což zásadně mění mechanismus selhání diamantu. Výzkumy ukazují, že teplotní efekt je nejvýznamnějším faktorem ovlivňujícím zlomení pilového kotouče.

 

c, opotřebení:

• V důsledku silových účinků a teplotních změn se pilové kotouče po určité době používání často opotřebovávají. Mezi hlavní formy opotřebení patří: abrazivní opotřebení, lokalizované lomy, velkoplošné lomy, oddělení a mechanické otěry pojiva ve směru rychlosti řezání. Abrazivní opotřebení: Nepřetržité tření mezi částicemi diamantu a obrobkem otupuje hrany, snižuje jejich řezný výkon a zvyšuje tření. Teplo z řezání způsobuje, že se na povrchu diamantových částic vytvoří grafitizovaná tenká vrstva, která výrazně snižuje tvrdost a zhoršuje opotřebení. Povrch diamantových částic je vystaven střídavému tepelnému namáhání a střídavému řeznému namáhání, což vede k únavovým trhlinám a lokalizovanému lomu, odhalující nové ostré hrany – ideálnější vzorec opotřebení. Velké-rozbití: Diamantové částice jsou vystaveny nárazovému zatížení během vstupu a výstupu, což způsobuje, že prominentní částice a zrna jsou předčasně spotřebovány. Oddělování: Střídavé řezné síly způsobují neustálé otřesy diamantových částic v pojivu, což má za následek uvolnění. Současně opotřebení samotného pojiva a teplo z řezání pojivo změkčuje. Tím se snižuje přídržná síla pojiva, a když řezná síla na částicích překročí přídržnou sílu, částice diamantu odpadnou. Oba typy opotřebení úzce souvisejí se zatížením a teplotou, kterým jsou diamantové částice vystaveny. Obojí závisí na procesu řezání a podmínkách chlazení/mazání.