Как выбрать подходящий алмазный диск для резки песчаника

Быстрый ответ

Выбор алмазного диска для резки песчаника в основном сводится к выбору правильных характеристик алмазного сегмента. Фактически резку осуществляют открытые алмазные зерна, а размер зерна, концентрация и тип связующего вещества определяют характеристики точки резания, плотность алмазов и контроль износа.

Поскольку песчаник различается по содержанию кварца, структуре зерен и абразивности, не существует универсальной формулы, подходящей для всех видов песчаника. Окончательная спецификация должна быть подтверждена с использованием фактических условий обработки камня, оборудования и производства на заводе.

Чем отличается лезвие из песчаника?

Для лезвия из песчаника не обязательно требуется совершенно иной стальной сердечник, чем для лезвия из гранита.

Когда диаметр лезвия, толщина сердечника, размер оправки и другие механические характеристики соответствуют требованиям машины, один и тот же тип стального сердечника может использоваться для обработки различных каменных материалов. Основное различие в применении обычно заключается в алмазных сегментах, прикрепленных к сердечнику.

Алмазный сегмент состоит из алмазных зерен, заключенных в металлическую связь, также называемую матрицей. В процессе резки обнаженные алмазные зерна соприкасаются с песчаником и удаляют его.

Взаимоотношения можно кратко описать следующим образом:

• Алмазные зерна непосредственно выполняют функцию резки.
• В этом сегменте хранятся алмазы, и контролируется их обнажение и износ.
• Стальной сердечник поддерживает сегменты и передает мощность шпинделя.
• Алмазный диск — это полноценный режущий инструмент.

Поэтому, когда завод спрашивает, как выбрать лезвие из песчаника, главный инженерный вопрос обычно звучит так:

Какая спецификация алмазных сегментов подходит для этого песчаника?

Почему пластины из песчаника различаются

Песчаник — неоднородный промышленный материал. Его свойства при резке могут различаться в зависимости от карьера, а иногда и от блоков, добытых в одном и том же месторождении.

К важным отличиям относятся:

• Содержание кварца
• Размер и распределение зерен
• Цементационная структура
• Пористость
• Резкость
• Выветривание
• Внутренние переломы
• Изменения твердости

Некоторые виды песчаника относительно легко поддаются резке, но вызывают быстрый износ сегментов из-за высокой абразивности. Другие виды песчаника могут оказывать большую нагрузку на алмазные зерна из-за своей плотной или сильно цементированной структуры.

Участок, хорошо работающий на одном типе песчаника, может изнашиваться слишком быстро, резаться слишком медленно или давать нестабильные результаты на другом.

Поэтому выбор лезвий для песчаника следует начинать с самого камня, а не просто с диаметра лезвия, высоты сегмента или технических характеристик, скопированных с другого завода. Более подробные стратегии, касающиеся подготовки блоков, потока материала, использования оборудования и времени простоя производства, см. Как повысить эффективность добычи песчаника .

Выберите размер зернистости алмазного абразива.

Размер алмазной крошки описывает приблизительный размер алмазных частиц, содержащихся в сегменте.

Обычно это выражается в виде диапазонов размеров частиц, таких как 25/30, 30/40, 50/60 и 70/80. Меньшее число ячеек указывает на более крупные частицы алмаза. Большее число ячеек указывает на более мелкие частицы.

Таблица 1. Сравнительный анализ распространенных размеров зернистости алмазного абразива.

Источник: Инженерная интерпретация стандартных соотношений количества ячеек сетки, представленная в таблице WISDOM MACHINERY. Данная таблица не является универсальной рекомендацией для сегментов песчаника.

Более крупные алмазные частицы могут обеспечивать более агрессивные отдельные точки резания при соответствующих условиях. Более мелкие частицы обеспечивают больше потенциальных точек резания в пределах сегмента и могут способствовать стабильному резанию при соответствующей нагрузке.

Однако ни более крупный, ни более мелкий размер зерна автоматически не означает лучшего качества. Необходимый размер зерна также зависит от абразивности песчаника, концентрации алмазов, сцепления сегментов, диаметра лезвия, глубины резания, мощности станка и требуемого качества продукции.

Описание зернистости всегда должно быть сравнительным. Например, зернистость 50/60 мельче, чем 30/40, но крупнее, чем 70/80.

Понимание концентрации алмазов

Концентрация алмазов описывает количество алмазов, содержащихся в заданном объеме сегмента.

Обозначение концентрации — это техническое обозначение. Оно не отражает одинаковый процент алмазов по объему или весу. Например, значение концентрации 50 не следует описывать как «50% алмазов».

В китайском техническом справочнике приводится следующая таблица перевода единиц измерения:

Таблица 2. Справочная информация о концентрации алмазов

Источник: Научно-исследовательский институт механических наук, Министерство машиностроения (1996), Справочник по стандартам качества и контроля механической продукции: Технологическое оборудование , Том 8, Глава 3, стр. 124–127.

Более высокая концентрация обеспечивает большее количество алмазов в сегменте, но большее количество алмазов не обязательно приводит к более быстрой резке или увеличению срока службы сегмента.

Если концентрация слишком низкая, меньшее количество алмазных частиц несет режущую нагрузку. Если же она слишком высока для данного применения, нагрузка, несущая каждую частицу, может стать слишком низкой, и агрессивность резания может снизиться.

Цель состоит в том, чтобы сбалансировать количество активных режущих точек, нагрузку, воспринимаемую каждым алмазом, обнажение алмазов, износ сегментов, сопротивление резанию и срок службы лезвия. Поэтому концентрацию необходимо оценивать вместе с размером зерна и типом связки.

Выберите сегмент облигаций

Сегментная связь, также называемая матрицей, представляет собой металлический материал, который окружает и удерживает алмазные зерна.

В правильно подобранном сегменте облигация выполняет три взаимосвязанные функции:

• Она поддерживает и удерживает алмазные зерна под режущей нагрузкой.
• Износ происходит постепенно, по мере того как обнажённые бриллианты стираются.
• Это позволяет извлечь изношенные алмазы и обнажить новые режущие кромки.

Связующее звено и алмазные зерна должны изнашиваться с контролируемой и совместимой скоростью.

Если матрица изнашивается слишком быстро, алмазные зерна могут высвобождаться до того, как их режущий потенциал будет полностью использован. Это может ускорить износ сегментов и сократить срок службы лезвия.

Если износ матрицы происходит слишком медленно, изношенные алмазы могут оставаться на режущей поверхности без достаточного обнажения новых зерен. Эффективность резки может снизиться, а поверхность сегмента может стать гладкой или застекленной.

Песчаник часто обладает абразивными свойствами, поскольку его минеральные зерна способны быстро разрушать матрицу сегмента. Исследования спеченных алмазных инструментов показывают, что песчаник является абразивным режущим материалом, и объясняют, почему для этих целей обычно используются износостойкие матричные системы.

Однако это не означает, что для каждого песчаника требуется одинаковая «прочная связь». Твердость связи сама по себе не полностью описывает характеристики матрицы. Необходимо также учитывать износостойкость, удержание алмазов, прочность, состав матрицы и качество изготовления.

Поэтому соответствующую связующую смесь следует выбирать в зависимости от фактической абразивности и режущих свойств песчаника, а затем проверять путем регистрации износа сегментов и характеристик лезвия.

Сбалансируйте три переменные

Размер зерна, концентрация и степень сцепления не должны выбираться независимо друг от друга.

Таблица 3. Как взаимодействуют переменные сегмента.

Даже два сегмента, изготовленные с использованием одинакового размера и концентрации абразива, могут демонстрировать разные характеристики из-за различий в составе связующего вещества, качестве алмазов, распределении алмазов, геометрии сегмента, износостойкости матрицы и стабильности производства.

В упомянутом техническом справочнике 1996 года в качестве эталонного для высокоабразивного песчаника указана сетка 50/60 меш с концентрацией 50 .

Данная комбинация может использоваться в качестве отправной точки для инженерных расчетов. Ее не следует представлять как оптимальные характеристики для каждого песчаника, поскольку конечный результат все еще зависит от сцепления сегментов, качества алмазов, характеристик песчаника и фактических условий резки.

Для высокоабразивного песчаника в качестве исходного инженерного стандарта можно использовать песчаник с размером частиц 50/60 меш и концентрацией 50. Полную формулу для каждого сегмента следует проверить, используя фактический песчаник и производственные условия завода.

Проверьте сегмент в рабочей среде.

При сравнении спецификаций двух сегментов следует по возможности сохранять основные производственные условия максимально неизменными.

Зафиксируйте источник песчаника, характеристики лезвия и сегмента, объем обработанного камня, износ сегмента, равномерность износа, стабильность резания, нагрузку на станок, качество готовой продукции и стоимость оснастки на единицу пригодной для использования детали.

Не следует оценивать пильный диск только по количеству отработанных часов или высоте сегмента. Диск, который служит дольше, может быть неэкономичным, если он режет медленно, увеличивает нагрузку на станок или производит больше непригодного для использования камня.

Заключение

Термин «лезвие из песчаника» обычно используется для обозначения всего режущего инструмента, но его рабочие характеристики в основном определяются алмазными сегментами.

Правильный диск — это не обязательно тот, у которого самая высокая концентрация абразива, самая крупная зернистость, самая твердая связка или самый высокий сегмент. Это диск, формула сегментов которого обеспечивает стабильную резку, предсказуемый износ, приемлемое качество продукции и разумные затраты на оснастку при работе с реальным песчаником на заводе.

В заключение, выбирайте размер зерна в зависимости от характеристик режущей кромки, концентрацию в зависимости от плотности режущей кромки и тип сцепления в зависимости от удержания алмазов и контроля износа. Перед размещением заказов на большие объемы проверьте формулу для всего сегмента на реальном песчанике.

Более подробное руководство, охватывающее подготовку блоков, выбор оборудования, движение материалов и планировку завода, см. в [ссылка]. Как построить линию по производству песчаника .

Часто задаваемые вопросы

Какая часть лезвия режет песчаник?

Фактически резку осуществляют открытые алмазные зерна внутри сегментов. Связующее звено сегментов удерживает алмазы и контролирует их фиксацию, обнажение и высвобождение.

Может ли один и тот же стержень разрезать гранит и песчаник?

Один и тот же тип стального сердечника может использоваться, если его диаметр, толщина, размер вала и стабильность соответствуют требованиям машины. Основное различие, специфичное для материала, обычно заключается в формуле ромбовидного сегмента.

Какая алмазная крошка подходит для обработки песчаника?

Универсального размера зерна для каждого песчаника не существует. Для сильно абразивного песчаника в качестве отправной точки можно использовать зерно 50/60 меш в сочетании с соответствующей концентрацией и связующим веществом.

Равно ли значение концентрации 50 50% алмазов?

Нет. Концентрация 50 — это техническое обозначение. Согласно указанному справочнику, она соответствует приблизительно 0,44 г/см³ алмазного содержимого.

Всегда ли песчанику требуется прочное сцепление?

Нет. Для абразивного песчаника, как правило, требуется матрица с достаточной износостойкостью, но твердость сцепления сама по себе не определяет эксплуатационные характеристики. Необходимо также учитывать удержание алмазов, прочность, состав матрицы и фактическое поведение песчаника.

Ссылки

1. Научно-исследовательский институт механических наук Министерства машиностроения. (1996). Справочник по стандартам качества и контроля механической продукции: технологическое оборудование . Пекин: Китайское машиностроительное издательство, часть 8, глава 3, стр. 124–127. Оригинальная публикация на китайском языке.
2. Константин, Й. (2021). Спеченные алмазные инструменты — прошлое, настоящее и будущее. Архивы металлургии и материалов, 66 (2), 593–599. https://doi.org/10.24425/amm.2021.135896