SPSKS
-1-
Základní poznatky o diamantových nástrojích Předmluva. Znalost základních principů konstrukce a užití diamantových nástrojů nám umožní jejich správné použití.Dosáhneme tak značné efektivnosti při dělení přírodních a stavebních materiálů.Jen dobré znalosti diamantové techniky nás zavedou k úsporám času a nákladů. Pro určité materiály se tak naučíme optimálně vybírat a nakupovat diamantové nástroje.Velmi si usnadníme komunikaci s dodavateli diamantových nástrojů. Tato část je věnována základním principům řezání diamantovými nástroji.
Historie vývoje diamantových nástrojů. Obratu v obrábění kamene došlo v minulém století.První diamantové dělící kotouče měly jednotlivé diamanty zasazeny do kovu.Zhotovovali se jednotlivé segmenty (dílce),které se mechanicky upevnily na tělo kotouče.Tato metoda se používala do padesátých let.Nebylo možné vyhovět různým materiálům.Docházelo k rychlému opotřebení nebo nástroj šel těžko do řezu. Koncem padesátých let minulého století došlo k zásadnímu obratu.Vznikla nová technologie výroby diamantových řezných segmentů.Jednotlivé diamanty menších rozměrů byly smíchány s kovovým práškem a potom spékány za vysokého tlaku a teploty na potřebné rozměry (prášková metalurgie).Tato metoda se velmi rychle osvědčila. Teprve tato nová technologie výroby umožnila přizpůsobení řezanému materiálu a pronikavé zvětšení výkonu.Došlo k převratné změně při dělení přírodních a stavebních materiálů.Otevřela se cesta přizpůsobit řezný nástroj možnosti upravit diamantovou zrnitost,diamantovou koncentraci a měnit složení pojiva diamantů. Vývoj diamantových nástrojů se zrychlil.Začaly se vyrábět syntetické diamanty,které lépe vyhovovaly řezném podmínkám.Byly vyvinuty vysoce produktivní stroje na výrobu diamantových segmentů,což přispělo k vysoce výkonným diamantovým nástrojům.Současné diamantové nástroje lze snadno efektivně přizpůsobit na dělení různých přírodních a stavebních materiálů.
SPSKS
Druhy diamantů. Rozeznáváme dva druhy diamantů,které se používají ve výrobě diamantových nástrojů . a. přírodní diamanty b. syntetické diamanty
Přírodní diamanty. Diamant je čistý uhlík,který za působení vysokého tlaku a teploty získal krystalickou strukturu. Oděrupevnost je podstatně vyšší než u jiných materiálů.Tepelná vodivost je 5x vyšší než u mědi.Patří mezi nejtvrdší známé přírodní materiály. Přírodní diamant je podstatně levnější než umělý diamant, přesto ztratil pro výrobu diamantových nástrojů v posledních letech na významu. V přírodním diamantu se vyskytují trhlinky a nedají se ovládat jeho vlastnosti.V tepelné stálosti je přírodní diamant nadřazen syntetickému diamantu. Největší vývozci diamantů jsou Austrálie,Zaire ,Rusko,Jižní Afrika a Botswana.
-2-
Syntetické diamanty. Vyrábějí se syntézou za vysokého tlaku a teploty z grafitu uhlíku.Pomocí technických prostředků se nahrazuje přírodní děj, který se utvářel před tisíci lety. Syntetický diamant svou vysokou tvrdostí a rovnoměrnou strukturou má větší odolnost proti otěru a úderu.Je mnohem vhodnější pro výrobu diamantových nástrojů. Přednosti:
a. tvar a forma se může ovlivňovat b. Struktura a otěruvzdornost se může ovlivňovat c.nemají žádné přirozené trhlinky
Nevýhody: 1.vyšší cena než u přírodních diamantů 2.nižší tepelná stálost
SPSKS Tvary diamantů ( kubooktadrické).
Výkonové faktory diamantů Výkonové faktory (mimo parametry stroje) zásadně ovlivňují výkon diamantů a tím diamantového nástroje. - velikost zrna diamantů - tvar zrna diamantu - množství zrn diamantů (diamantová koncentrace) - pojivo diamantů (legování)
-3-
Velikost zrnění Výkon řezu diamantového nástroje je zásadně ovlivněn velikosti diamantů. Čím je větší zrno diamantu tím je větší dělící účinek a tím je hrubší povrch řezu. Čím je menší zrno tím je menší dělící účinek a tím je lepší kvalita řezu. Velikost zrna se nejčastěji udává v MESH (oko,síto) a používá se pro přírodní i umělé diamanty. Existují následující velikosti zkušebních sít( hrubé dělení): hrubé střední jemné velmi jemné
= 20 – 45 MESH = 60 – 80 MESH = 100 –120 MESH = nad 120 MESH
Tvar zrna(struktura zrna) Jedná se o popis kvality nebo vlastnosti diamantu.Např.chování při teplotě,chování při otěru,řezný odpor,houževnatost. Pro informaci: DeBeers označení SDA např.SDA 85, SDA 100 General Elektrik označení MBS např.740. Tvar zrna např.kubooktadrický má na řezný účinek podobný vliv jako velikost zrna. Blokové a hranaté zrno má jistě větší řezný výkon než kulaté nebo zploštělé zrno.
SPSKS Obrázek 1
Nepoškozené diamanty dostatečně uložené v pojivu. Může dojít k optimálnímu využití při řezání.
Množství zrn diamantů (diamantová koncentrace) Diamantová koncentrace vyjadřuje v jakém poměru je diamant k objemu pojiva. Množství diamantů má rovněž velký vliv na funkci diamantového nástroje. Koncentrace se značí písmenem K. Řezné obložení má koncentraci K 100 když jsou v cm³ řezného obložení (segmentů) 4.4 karáty diamantového zrna( 1 karát = 0,2g 4,4 karáty = 0,88 g ). Koncentrace K 100 odpovídá obsahu 25 % diamantů na celkovém objemu slitiny.
-4-
V oblasti zpracování kamene jsou koncentrace mezi K 15 a K 50. (K 15 je 3,75 % podílu objemu a K 50 je 12,5 % podílu objemu.) Pro konkrétní případ opracování určení správné koncentrace znamená velkou znalost a zkušenost výrobce.Zdaleka neplatí čím víc diamantů tím je lepší nástroj.
Obrázek 2
Mikroskop zv. 40 x.Diasegment s tvrdým pojivem na abrasivní Materiály.Např.pískovec,asfalt,čerstvý beton. Pojivo (legování) Pojivo je směs kovů,někdy i keramiky,která drží zrna diamantů při řezání. (Obdoba dáseň, která drží zuby.) Pojivo ve značné míře rozhoduje o optimální funkci diamantového nástroje.Musí držet diamantová zrna do doby jejich otupení. Musí se stejně opotřebovávat jako diamantové zrno. Opotřebuje-li se pojivo rychleji,než se otupí diamantová zrna dojde ke snížení životnosti nástroje.Diamanty jsou vytrženy z pojiva aniž jsou dořezány. Pojivo se má opotřebovat stejně rychle jako řezné hrany diamantu. Opotřebuje li se pojivo pomaleji drží tupé diamanty a nástroj neřeže. Pojivo obsahuje následující základní druhy materiálů: bronz ocel tvrdokov (slinutý karbid)
SPSKS
K tomu přijde celá řada kovových prášků,které ovlivní vlastnosti pojiva (nikl,měď,chrom,kobalt wolfram,atd.). Kombinaci směsí kovových prášků lze dosáhnout různých vlastností pojiva tak,aby diamantový nástroj vyhovoval dělení různých materiálů. Kvalitní pojivo je tajemstvím každého výrobce diamantových nástrojů.
-5-
Obrázek 3
Mikroskop zv, 40x. Diasegment s měkkým pojivem na žulu.Malá zrna diamantu.
SPSKS Obrázek 4
Graf nám ukazuje v podobě klínů průběh, jak některé hodnoty výkonových parametrů přibývají a jiné pro určité materiály ubývají.
-6-
Obrázek 5
Diamanty v pojivu jen částečně opotřebené.
SPSKS Obrázek 6
Diamanty značně opotřebené (vyleštěné).Řezným odporem dojde k vylomení diamantu z pojiva nebo se hrany rozštípnou a mohou ještě řezat.
Co musíme vědět při práci s diamantovými nástroji. Chladící voda Chladící voda chrání diamantový nástroj před přehřátím a odvádí řezaný materiál z řezu. Vodou se zvýší řezný výkon,řezný prach se neřeže několikrát.Proto je nutné dbát o dostatek chladící vody. Vibrace diamantového nástroje Tělo kotouče nesmí vykazovat nad povolené tolerance stranové a výškové výchylky.Projevuje se to zvýšenou hlučností a vibracemi. Může dojít k pronikavé snížení životnosti až o 50%.Dojde k tříštění diamantů a nežádoucím stranovým eventuelně výškovým opotřebením.
Příčiny:
-
Diakotouč nebyl výrobcem správně přebroušen případně vyrovnán.
-7-
Náprava:
-
-
Před upnutím diakotouče nebyla zkontrolována příruba a nečistoty (zrnka písku) způsobí boční házení. Obsluha nástroj nadměrně tlačila do řezu (velkým posuvem,nerovnoměrným posuvem) někdy do zastavení otáček. Vřeteno stroje je značně opotřebené.Velká ložisková vůle vřetene.Naražená hřídel vřetene. Poškozená příruba vřetene,nebo značně opotřebovaná. Vibrující diakotouč musí být vyrovnán nebo vyřazen. Není-li vřeteno stroje v toleranci musí být opraveno. Poškozená příruba se musí opravit nebo vyměnit. Zkontrolovat čistotu příruby (zrnka písku,koroze,jiné nečistoty)
Jak optimálně využívat diamantové nástroje Diamantový nástroj je výkonný a stabilní jen při správném použití.Pro velké množství materiálů různých tvrdostí a obrobitelnosti může být dosaženo dlouhé životnosti pokud budeme respektovat následující faktory. 1. Správná volba dělícího kotouče • Na velmi tvrdé materiály (žula,čedič,mramor, keramika apod.)musí být použit diamantový nástroj s měkkým pojivem. • Na měkké abrazivní materiály (pískovec,šamot,čerstvý beton,asfalt,pemza) musí diamantový nástroj obsahovat tvrdé pojivo. • Nerespektování výše uvedené zásady vede k snížení životnosti nebo k velkému odporu nástroje do řezu.(Diasegment se zavře je zcela hladký,nevyčnívají • z pojiva diamanty,které by řezaly.)
SPSKS
2.
Dodržení řezných podmínek Řez má být přímočarý.Zamezte nežádoucím obloukům. Diakotouč nesmí být namáhán bočním tlakem.Tělo kotouče má na boční tlak velmi malý modul odporu.Kotouč se snadno prohne a zadře se v řezaném materiálu (kousne se).Další možnost je, že se přehřeje na modrou barvu a začne mít trvale boční výchylky.Kotouč je neopravitelný.Musí se vyhodit. Může dojít k vylomení diasegmentu.Při nejmenším dojde k snížení životnosti nástroje.
3. Dostatečné chlazení Před řezáním přezkoušet vodní chlazení diakotouče .Zkontrolovat kvalitu vody.Znečistěná zhoršuje parametry. 4. Údržba strojů Zkontrolujte čistotu příruby (žádná zrnka písku, nečistoty,rez) před nasazením diakotouče.Častá příčina bočního házení a vibrací. Přezkoušejte napnutí klínových řemenů.Může dojít k vylomení diasegmentů a deformace těla kotouče.
-8-
5.
Správná volba průměru diakotouče Při menším průměru diakotouče lze využít větší posuv do řezu.Nepřetěžujeme diakotouč,motor je výkonově odlehčen.
6.
Vedení řezacího stolu Řezací stůl případně mostový posuv (horní vedení) diakotouče musí být precizně veden.Osa řezu musí být rovnoběžná s osou posuvu stolu (případně s horním vedením). Pokud dojde k úhlové odchylce diakotouče od osy posuvu dochází na zadní hraně kotouče k vytrhávání řezaného materiálu.Rovněž dojde k pronikavé snížení životnosti nástroje. .
7.
Vyškolená obsluha Nedostatečně poučená obsluha je ve většině případů zodpovědná za neuspokojivé pracovní výsledky.Přetěžuje se řezný nástroj nebo se řežou nevhodné materiály pro které není diakotouč nebo pilní list určen.
Označení na diakotoučích
SPSKS
• Obchodní značka výrobce nebo dodavatele • Rozměry v mm • Označení specifikace • Nejvyšší pracovní rychlost v m/s nebo max.počet otáček 1/min • Prohlášení o shodě (EN 12326) • Kód-číslo k identifikaci • Výrobní číslo (číslo šerže) • Směr otáčení kotouče Omezení použití (pokud je relevantní) např. není určeno pro suchý řez
Spojení diasegmentů s tělem kotouče 1. Pájením 2. Svařováním laserem Pájka na bázi stříbra plus přísady(výrobní tajenství) se vloží mezi segment a ocelové tělo kotouče a zahřívá se ( 600 ºC až 800 ºC) dokud se mezi nimi nerozteče.Lze pájet na nejkvalitnější ocelová těla kotoučů. Diamantové segmenty jsou spojeny s ocelovým tělem svařováním pomocí laserového paprsku.Laserový svar je pevnější než pájený spoj,pevnější než samotný diamantový segment nebo ocelové tělo.Využívá se pro suchý řez.Nejkvalitnější ocelová těla kotoučů nejsou většinou svařitelná a proto je nelze svařovat. -9-
SPSKS Obrázek 7
V horní části obrázku je vidět,že čelo segmentu (pohled shora) je buď rovné nebo se žlábkem.V obou případech je složení segmentu v pořádku.Segment se žlábkem řeže nejrychleji,ale má menší životnost.Zaoblený segment je projevem tvrdšího pojiva.Nástroj jde hůř do řezu. Šikmo opotřebený segment značí,že jde o závadu na nástroji nebo řezných parametrech (otáčky,posuv,hloubka řezu).Značně zaoblený segment značí pro daný materiál velkou řeznou rychlost nebo je řezán nevhodný materiál pro daný diasegment. Podle čela segmentu (někdy se uvádí v literatuře čelba) umí odborník nebo výrobce doporučit vhodný diakotouč.
-10-
SPSKS
-11-
1.2 Obvyklý hnací výkon
.
1.2.1 Hnací výkony vztažené k průměrům řezacího kotouče Průměr řezného kotouče 0", (mm) 250 300 350 400 450 500 550 600 625 650 700 725 750 800 850 900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.350 1.400 1.500 1.600 1.750 1.800 2.000 2.100 2.200 2.300 2.500 2.700 3.000 3.500
Hnací výkon PN (kW) 5,0 ..... 6,0 5,5 ..... 7,0 9,0 ..... 10,5 12,0 ..... 14,0
..
.
15,0 ..... 18,0
20,0 ..... 23,0
25,0 ..... 30,0
30,0 ..... 35,0
. }. ':~~
.. :
"
SPSKS 38,0 ..... 45,0
.. ,.
42,0 ..... 48,0
f ..
45,0 ..... 55,0
-
, 50,0 ..... 60,0'
.. .
55,0 ..... 70,0
75,0 ..... 90,0
1.2.2 Hnací výkon vztažený k průměru frézy Hnací výkon Jmenovitý průměr frézy , 0N (mm) PN (kW) Měkký kámen Tvrdý kámen.'. 200
6,0
8,0
8,0 ... 10,0
-,
... 250 8,0 ... 10,0 10,0 ... 12,0 300 10,0 ... 12,0 12,0 ... 15,0 Smerne hodnoty frézovací 15,0 šířky 60 350se vztahují na nástroje 12,0 až...do 15,0 ... mm. 18,0 v
,
.,
,
Info "kámen 2"
II -12", -;--:--;.-_. =--
· .• c.-,-".",:c~.· ,.: .
'
~. -, .. ,'
.. ::'.-'- .
SPSKS
-13-
Počet otáček v lImin
=
60.000 x řezací rychlost (mIs) 7t x průměr (mm)
Řezací rychlost v mis
=
7t x
2 4
pniměr(mm) x počet otáček (1 Imin) 60.000
Přiloha 4 - doporučené pracovní řezné rychlosti ě,
D' t é '1 raman ov pily Obráběný materiál Velmi tvrdý beton Pazourek Granit (žula) Tvrdý beton Velmi tvrdý kámen Měkký beton
Doporučená řezná rychlost (mIs)
25 -35 30 - 35 35 -40 O
40-45 40-55
Tvrdý, kompaktní kámen Beton (abrazivní) Tvrdý vápenec Mramor Tvrdý pískovec Měkký vápenec Měkký pískovec Velmi měkký mramor Tvrdý asfalt Měkká asfalt Rezání s ručními zařízeními
45 -50
SPSKS
L
50-55
50-60 55 -60 Max 80 až 100
níl anov nuv é
Obráběný materiál Beton ( měkký - tvrdý) Beton ( velmi tvrdý) Beton ( abrazivní) Beton ( vysoce hustý) Zdivo Kámen
Doporučená řezací rychlost (mis)
18 - 21 16 -18 24-28 16 -18 24-28 20 - 35
Jád rovv vrt ák Obráběný materiál Měkký beton, vápenec Beton, žula Tvrdý beton, křemen Velmi tvrdý beton, pazourek Vysoce-hustý beton
.
Doporučená řezací rychlost (mIs)
3-5 3-5 2-3 2-3 1,5 -2,0
, FEPA • pokyny pro práci s dianástroji
-14-
Obsah Předmluva Historie vývoje diamantových nástrojů Druhy diamantů Výkonové faktory diamantů Grafické znázornění výkonových faktorů diamantů Co musíme vědět při práci s diamantovými nástroji Jak optimálně využívat diamantové nástroje Označení na diakotoučích Spojení diasegmentů s tělem kotouče Běžné formy opotřebení diasegmentů na řezacích kotoučích Směrné hodnoty pro optimální použití nástroje Obvyklý hnací výkon Provedení řezných kotoučů Doporučené pracovní řezné rychlosti
str. 1 1 1 2 5 6 7 8 8 9 10 11 12 13
Použitá literatura: Diamantwerkzeug NORTON Diamantové nástroje - informace LISSMAG Přednáška Dr.Schulzeho GmbH Wilnsdorf 5.3.2001 FEPA –Společenství evropských výrobcůbrousících prostředků
SPSKS Zpracoval 20.9.2010 Ing.Adolf Nývlt
-15-
SPSKS
-16-
SPSKS
-17-
SPSKS
