Cómo elegir la hoja de diamante adecuada para cortar arenisca

Respuesta rápida

La elección de un disco de diamante para arenisca depende principalmente de seleccionar la especificación correcta del segmento de diamante. Los granos de diamante expuestos realizan el corte propiamente dicho, mientras que el tamaño, la concentración y la unión del grano determinan el comportamiento del punto de corte, la densidad del diamante y el control del desgaste.

Debido a que la arenisca varía en contenido de cuarzo, estructura granular y abrasividad, ninguna fórmula de segmentación es adecuada para todas las areniscas. La especificación final debe validarse utilizando la piedra, la maquinaria y las condiciones de producción reales de la fábrica.

¿Qué hace que una hoja de arenisca sea diferente?

Una hoja de arenisca no requiere necesariamente un núcleo de acero completamente diferente al de una hoja de granito.

Cuando el diámetro de la hoja, el grosor del núcleo, el tamaño del eje y otras especificaciones mecánicas cumplen con los requisitos de la máquina, se puede utilizar el mismo tipo de núcleo de acero para diferentes materiales pétreos. La principal diferencia en la aplicación suele radicar en los segmentos de diamante unidos al núcleo.

Un segmento de diamante consta de granos de diamante unidos por una matriz metálica. Durante el corte, los granos de diamante expuestos entran en contacto con la arenisca y la eliminan.

La relación se puede resumir de la siguiente manera:

• Los granos de diamante son los que realizan el corte propiamente dicho.
• El segmento sostiene los diamantes y controla su exposición y desgaste.
• El núcleo de acero soporta los segmentos y transmite la potencia del husillo.
• La hoja de diamante es la herramienta de corte completa.

Por lo tanto, cuando una fábrica pregunta cómo elegir una hoja de arenisca, la pregunta central de ingeniería suele ser:

¿Qué especificación de segmento de diamante es la adecuada para esta arenisca?

¿Por qué varían las hojas de arenisca?

La arenisca no es un material industrial uniforme. Su comportamiento en el corte puede variar entre canteras y, a veces, incluso entre bloques del mismo yacimiento.

Entre las diferencias importantes se incluyen:

• Contenido de cuarzo
• Tamaño y distribución del grano
• Estructura cementada
• Porosidad
• Abrasividad
• Desgaste
• fracturas internas
• Variaciones de dureza

Algunos tipos de arenisca se cortan con relativa facilidad, pero provocan un rápido desgaste de los segmentos debido a su alta abrasión. Otros tipos de arenisca pueden ejercer una mayor presión sobre los granos de diamante debido a su estructura densa o fuertemente cementada.

Un segmento que funciona bien en un tipo de arenisca puede desgastarse demasiado rápido, cortar demasiado lento o producir resultados inestables en otro.

Por lo tanto, la selección de la hoja para arenisca debe comenzar con la piedra en sí, no simplemente con un diámetro de hoja, altura de segmento o especificación copiada de otra fábrica. Para estrategias más amplias que abarquen la preparación del bloque, el flujo de material, la utilización de la máquina y el tiempo de inactividad de la producción, consulte Cómo mejorar la eficiencia en la producción de arenisca .

Seleccione el tamaño del grano del diamante.

El tamaño del grano del diamante describe el tamaño aproximado de las partículas de diamante contenidas en el segmento.

Se suele expresar mediante rangos de malla como 25/30, 30/40, 50/60 y 70/80. Un número de malla menor indica una partícula de diamante más grande, mientras que un número de malla mayor indica una partícula más pequeña.

Tabla 1. Comparación relativa de tamaños comunes de granos de diamante.

Fuente: Interpretación de ingeniería de WISDOM MACHINERY sobre las relaciones estándar de número de malla. Esta tabla no constituye una recomendación universal para segmentos de arenisca.

Las partículas de diamante más gruesas pueden proporcionar puntos de corte individuales más agresivos en condiciones adecuadas. Las partículas más finas ofrecen más puntos de corte potenciales dentro del segmento y pueden favorecer un corte estable bajo una carga apropiada.

Sin embargo, ni un grano más grueso ni uno más fino implican automáticamente una mejor calidad. El tamaño de grano necesario también depende de la abrasividad de la arenisca, la concentración de diamante, la unión de los segmentos, el diámetro de la hoja, la profundidad de corte, la potencia de la máquina y la calidad del producto requerida.

Las descripciones del tamaño del grano siempre deben ser comparativas. Por ejemplo, una malla de 50/60 es más fina que una de 30/40, pero más gruesa que una de 70/80.

Comprender la concentración de diamantes

La concentración de diamantes describe la cantidad de diamantes contenida en un volumen determinado de un segmento.

El número de concentración es una designación técnica. No representa el mismo porcentaje de diamante en volumen o peso. Por ejemplo, una concentración de 50 no debe describirse como «50 % de diamante».

Un manual técnico chino proporciona la siguiente conversión de referencia:

Tabla 2. Referencia de concentración de diamantes

Fuente: Instituto de Investigación de Ciencias Mecánicas, Ministerio de Industria de Maquinaria (1996), Manual de Normas de Calidad e Inspección de Productos Mecánicos: Volumen de Equipos de Proceso , Parte 8, Capítulo 3, págs. 124–127.

Una mayor concentración coloca más diamante dentro del segmento, pero más diamante no produce automáticamente un corte más rápido ni una mayor vida útil del segmento.

Si la concentración es demasiado baja, menos partículas de diamante soportan la carga de corte. Si es demasiado alta para la aplicación, la carga que soporta cada partícula puede disminuir demasiado y la agresividad de corte puede verse reducida.

El objetivo es equilibrar el número de puntos de corte activos, la carga soportada por cada diamante, la exposición del diamante, el desgaste del segmento, la resistencia al corte y la vida útil de la hoja. Por lo tanto, la concentración debe evaluarse junto con el tamaño del grano y el aglutinante.

Seleccione el bono de segmento

El enlace segmentado, también llamado matriz, es el material metálico que rodea y retiene los granos de diamante.

En un segmento correctamente emparejado, el enlace realiza tres funciones relacionadas:

• Soporta y retiene los granos de diamante bajo carga de corte.
• Se desgasta gradualmente a medida que los diamantes expuestos se van desgastando.
• Permite liberar los diamantes desgastados y dejar al descubierto nuevos puntos de corte.

El enlace y los granos de diamante deben desgastarse a un ritmo controlado y compatible.

Si la matriz se desgasta demasiado rápido, los granos de diamante pueden desprenderse antes de que se haya utilizado por completo su potencial de corte. Esto puede acelerar la pérdida de segmentos y acortar la vida útil de la hoja.

Si la matriz se desgasta demasiado lentamente, los diamantes desgastados pueden permanecer en la superficie de corte sin que se expongan suficientes granos nuevos. La eficiencia de corte puede disminuir y la superficie del segmento puede volverse lisa o vidriada.

La arenisca suele ser abrasiva porque sus granos minerales pueden erosionar rápidamente la matriz del segmento. Las investigaciones sobre herramientas de diamante sinterizado identifican la arenisca como un material de corte abrasivo y explican por qué se suelen utilizar sistemas de matriz resistentes a la abrasión en estas aplicaciones.

Sin embargo, esto no significa que todas las areniscas requieran la misma dureza de unión. La dureza de la unión por sí sola no describe completamente el rendimiento de la matriz. También deben considerarse la resistencia a la abrasión, la retención de diamantes, la tenacidad, la composición de la matriz y la calidad de fabricación.

Por lo tanto, se debe seleccionar el aglutinante adecuado en función de la abrasividad y el comportamiento de corte reales de la arenisca, y luego verificarlo mediante registros de desgaste de segmentos y rendimiento de la hoja.

Equilibrar las tres variables

El tamaño del grano, la concentración y el aglutinante no deben seleccionarse de forma independiente.

Tabla 3. Cómo interactúan las variables de segmento

Dos segmentos que utilizan el mismo tamaño y concentración de grano aún pueden tener un rendimiento diferente debido a las diferencias en la composición del aglutinante, la calidad del diamante, la distribución del diamante, la geometría del segmento, la resistencia al desgaste de la matriz y la consistencia de la fabricación.

El manual técnico de 1996 citado identifica la malla 50/60 con una concentración de 50 como referencia para arenisca altamente abrasiva.

Esta combinación puede servir como punto de partida para la ingeniería. No debe presentarse como la mejor especificación para todas las areniscas, ya que el resultado final depende de la unión de los segmentos, la calidad del diamante, las características de la arenisca y las condiciones de corte reales.

Para arenisca altamente abrasiva, se puede considerar como referencia inicial de ingeniería una malla 50/60 con una concentración de 50. La fórmula completa del segmento debe validarse utilizando la arenisca real de la fábrica y sus condiciones de producción.

Verificar el segmento en producción

Al comparar las especificaciones de dos segmentos, mantenga las condiciones de producción principales lo más consistentes posible.

Registre la procedencia de la arenisca, las especificaciones de la cuchilla y del segmento, el volumen de piedra procesada, el desgaste del segmento, la uniformidad del desgaste, la estabilidad del corte, la carga de la máquina, la calidad del producto terminado y el coste de las herramientas por unidad utilizable.

No evalúe una hoja únicamente por sus horas de funcionamiento o la altura de sus segmentos. Una hoja que dure más tiempo puede resultar antieconómica si corta lentamente, aumenta la carga de la máquina o produce más piedra acabada inservible.

Conclusión

El término "hoja de arenisca" se usa comúnmente para referirse a la herramienta de corte completa, pero su rendimiento en la aplicación está determinado principalmente por los segmentos de diamante.

La hoja adecuada no es necesariamente la que tiene la mayor concentración, el grano más grueso, la unión más dura o el segmento más alto. Es la hoja cuya fórmula de segmentos proporciona un corte estable, un desgaste predecible, una calidad de producto aceptable y un coste de utillaje razonable en la arenisca real de la fábrica.

En resumen, seleccione el tamaño del grano para un comportamiento óptimo del punto de corte, la concentración para una densidad adecuada y el aglutinante para la retención del diamante y el control del desgaste. Valide la fórmula completa del segmento en la arenisca real antes de realizar pedidos de gran volumen.

Para obtener una guía más amplia que abarque la preparación de bloques, la selección de equipos, el flujo de materiales y la distribución de la fábrica, consulte Cómo construir una línea de producción de arenisca .

Preguntas frecuentes

¿Qué parte de la hoja corta la arenisca?

Los granos de diamante expuestos dentro de los segmentos son los que realizan el corte propiamente dicho. La unión entre los segmentos sujeta los diamantes y controla su retención, exposición y liberación.

¿Puede el mismo núcleo de hoja cortar granito y arenisca?

Se puede utilizar el mismo tipo de núcleo de acero cuando su diámetro, espesor, tamaño del eje y estabilidad cumplen con los requisitos de la máquina. La principal diferencia, según el material, suele ser la fórmula del segmento de diamante.

¿Qué tipo de grano de diamante es adecuado para la arenisca?

No existe un tamaño de grano universal para todas las areniscas. Para areniscas altamente abrasivas, la malla 50/60 puede considerarse un punto de partida si se combina con una concentración y un aglutinante adecuados.

¿La concentración número 50 equivale al 50% de diamante?

No. La concentración número 50 es una designación técnica. Según el manual citado, corresponde a aproximadamente 0,44 g/cm³ de contenido de diamante.

¿La arenisca siempre requiere una unión fuerte?

No. La arenisca abrasiva generalmente requiere una matriz con suficiente resistencia al desgaste, pero la dureza de la unión por sí sola no determina el rendimiento. También deben considerarse la retención del diamante, la tenacidad, la composición de la matriz y el comportamiento real de la arenisca.

Referencias

1. Instituto de Investigación en Ciencias Mecánicas, Ministerio de Industria de Maquinaria. (1996). Manual de Normas de Calidad e Inspección de Productos Mecánicos: Volumen de Equipos de Proceso . Pekín: China Machine Press, Parte 8, Capítulo 3, págs. 124-127. Publicación original en chino.
2. Konstanty, J. (2021). Herramientas de diamante sinterizado: pasado, presente y futuro. Archives of Metallurgy and Materials, 66 (2), 593–599. https://doi.org/10.24425/amm.2021.135896