УДК 679.85.02

Верба І.І., Даниленко О.В.

Національний технічний університет України

„Київський політехнічний інститут“

ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
МЕТОДІВ РОЗПИЛЮВАННЯ КАМ’ЯНИХ БЛОКІВ.

Для розпилювання кам’яних блоків використовують: штабові (полосові) пили (штрипси); алмазно-штабові пили (алмазні штрипси); дискові й алмазно-дискові пили (алмазні відрізні круги); канатні та алмазно-канатні пили; алмазно-стрічкові пили; барові пили і алмазні барові пили. Деякі параметри розпилювання кам’яних блоків наведено у табл. 1.

Інструмент для розпилювання каменю залежно від того, які різальні елементи використано, поділяють на абразивний, алмазний та твердосплавний. До абразивного інструменту відносять штрипсові й канатні пили із сталевим неармованим корпусом, які працюють у середовищі вільного абразиву. Алмазний та твердосплавний інструмент має сталевий корпус, який армовано відповідними різальними елементами.

Штрипсові й дискові пили є жорстким інструментом з основою-корпусом у вигляді смуги чи диску. Канатні, стрічкові й барові пили належать до гнучких інструментів, в яких несучою основою є гнучкий елемент − канат, стрічка, ланцюг, пас.

Таблиця 1(*)

Інструмент	Габарити інструмента	Міцність породи	Швидкість різання (або подачі)	Глибина різання (прохід)	Продуктивність обробки м ^2 /год
Штрипси: гладкі перфоровані	3800х140х(4-10) мм	тверді 25-30 Н/мм ^2			0,05-0,1 на один загальна 4-5
армовані твердим сплавом	3600-4400´ 130-160´4-4,5 мм Сплав ВК8	Обмежене застосування	(200-600 мм/год)
алмазні	3800´180´3,5 Алмазний брусок 4,5-5 мм		1-1,5 м/с, (30-1000 мм/год)		Мармур 0,3-0,4 на один штрипс
Алмазно- дискові пили (сегментні)	Æ200-3500 мм Товщина 1,5-15 мм	граніт	15-25 м/с	0,5-1,5 мм	0,6-1,5
		мармур твердий	35-40 м/с	20-50 мм	6-9
		вапняк	50-60 м/с	100-200 мм	24-30
канатні	> Æ3,5 мм	Тверді породи	8-15 м/с		0,2-0,7 (абразив карбід кремнію)
		М’які			2-3,4
алмазно-канатні	Довжина 16-20м, Æ3-5мм Алмазні елементи 10-12мм, Æ9-11 Шківи Æ1,5-3м	Мармур, вапняк	25-40м/с		6-9(з покриттям)
		Твердий Мармур	20-24м/с		4-6(з пружин. блоками)
		Тверді породи			0,6-1,6
алмазно-стрічкові	10-18м´150-250мм´1,0-2,0мм; алмазні бруски 10 мм, товщина 2,2-2,6 мм, шківи Æ1,5-3 м	Міцний камінь	20-26 м/с (900-6000 мм/год)		0,9-2,0
		Середня й низька міцність	35-40 м/с (200-900 мм/год)		2,5-12
алмазні барові	Довжина контуру 5125 мм алмазн елемент 15´(18-22)´35 мм	Будь-яка міцність		Макс. пропил 1600мм
		Мармур	(1800-6000 мм/год)		3-8
		Габро	(600 мм/год)		1-1,5
Барові твердо- сплавні	Довжина контуру 5-6м Твердий сплав ВК8,	3-5 Н/мм^2	(5000-10000 мм/год)		10-15
		Вапняк, туф, мармур	3000-4000		6-7

* Використані дані з літературних джерел [1, 2].

Розпилювання твердих порід каменю й досі у мировій практиці здійснюється сталевими перфорованими штрипсами із використанням сталевого або чавунного дробу Ø 0,8-2,5 мм (у середовищі вільного абразиву). Спосіб малопродуктивний, дає велику ширину пропилу (10-15 мм) й відповідні втрати матеріалу, незадовільну якість обробки (нерівності 3-5мм при відхиленнях від площинності до 10мм), що зумовлює у майбутньому високу трудомісткість фактурної обробки. Довжина розпилюваних блоків обмежена. Однак за відсутності альтернативи розпилюванням із вільним абразивом виробляють до 98% всіх личкувальних плит з твердих порід, зокрема з високоміцних гранітів з великим вмістом кварцю.

Розпилювання твердих порід каменю також у середовищі вільного абразиву (зерна карбіду кремнію) може здійснюватися канатними пилами з багатожильними сталевими тросами (від 1 до 5). Канатні пили легко переналагоджуються на будь-яку товщину відпилюваних плит, довжина розпилюваних блоків необмежена. Недоліками є значне забруднення довкілля, значні габарити устаткування, вартісне обслуговування.

При розпилюванні кам’яних блоків середньої твердості найширше використовують алмазні штрипси з одночасним встановленням 40-70 пил. Обладнання й інструмент прості, можливе використання традиційних рамних верстатів штрипсового розпилювання. Основний недолік – недостатня жорсткість штрипсового полотна, що не дозволяє створювати тиски, достатні для руйнування каменю значної твердості, і разом із невисокою припустимою швидкістю різання обмежує продуктивність, а також складність встановлення штрипсів у площині розпилу. Довжина розпилюваних блоків обмежена.

Для розпилювання порід середньої твердості та м’яких застосовують алмазно-дискові сегментні пили середніх і великих діаметрів (Æ1000-3000 мм). Це найпродуктивніший інструмент у галузі(100-300 м² на одну пилу), особливо раціональний для розпилювання блоків невеликих розмірів. Недоліком є неповне використання ресурсу інструмента. Перевагою є досить висока жорсткість і сталість цих пил, невелика ширина пропилу, мале торцеве й радіальне биття, порівняно низький питомий тиск на оброблювану поверхню, висока розмірна стійкість Наслідком є висока чистота й точність пропилу та можливість випилювати плити будь-якої товщини. Вартість обладнання нижче, нема проблем з демонтажем і перевстановленням інструментів, особливо при менших діаметрах пил. За продуктивністю одна пила практично рівнозначна набору з 30-40 алмазних штрипсів за порівняно невисоких питомих витрат алмазів.

Алмазно-канатні пили застосовують як для видобування, так для обробки каменю, зокрема для розпилювання великих блоків (довжиною до 5 м), пасерування блоків, різання плит та масового виробництва плит на мультіканатних машинах, контурного різання. Інструментом є нескінчений (замкнений) канат з високоякісної сталі довжиною 16-20м і зовнішнім діаметром 3-5мм, на який нанизані різальні елементи − алмазні втулки (500-1000 шт), відстань між якими забезпечується забезпечується розділовими елементами у вигляді сталевих пружин (діаметр дроту 0,8 мм), обмежених шайбами, чи гумових втулок. Від абразивно-канатного розпилю-вання відрізняється обмеженою довжиною робочого контуру (довжиною канату).

Характерною є наступна тенденція: при зменшенні розмірів оброблюваних блоків витрати на розпилювання полосовими й канатними пилами зростають, а для дискових пил – зменшуються

Алмазно-стрічкові пили у вигляді гнучкої нескінченої стрічки з високо-легованої сталі довжиною 10-15 м, шириною 150-180 мм, товщиною 1,1-1,6 мм, оснащеної алмазними брусками (рис.) застосовують дуже рідко через їхню низьку сталість, переважно для розпилювання кам’яних блоків невеликих розмірів, але вони є дуже перспективним інструментом. Перевагами є висока швидкість різання, можливість розпилювання блоків значної довжини, високий коефіцієнт використання інструменту, підвищена еластичність корпусу незначної товщини. Треба враховувати, що зменшення товщини пили зумовлює обов’язкове збільшення натягу або зменшення швидкості робочої подачі (зменшення товщини пили на 0,2 мм − зменшення швидкості робочої подачі на 20-40%). До недоліків можна віднести невисокий ресурс стрічки (корпусу) та неможливість використання інструменту в багатопильних вертатах.

Алмазна барова пила має алмазні різальні елементи у вигляді брусків, які напаяні або запресовані у різцетримачах, що закріплені на нескінченому ланцюзі, сталевому багатожильному канаті, пасі. Останнім часом як несучий елемент використовують гнучкі ланцюги різних конструкцій та все ширше − клинові паси. Така пила може використовуватись при розпилюванні каменю будь-якої міцності.

Основні переваги у порівнянні з дисковими пилами: можливість різання на велику глибину; зручність переналадки для роботи у горизонтальній або вертикальній площині. Недоліками є абразивне зношення шарнірів та динамічні навантаження, які виникають у ланцюгу, а також значна ширина ланцюгів.

Область застосування твердосплавних барових пил − добування м’яких порід (вапняка-черепашника, туфу, мармуру): вирізують великі блоки, потім їх розрізують на штучний камінь та личкувальні плити

1. Бакка М. Т., Коробійчук В. В., Зубченко О. А. Обробка природного каменю – Житомир, РВВ ЖДТУ, 2006 – 438 с.

2. Сычев Ю. И., Берлин Ю. Я, Шалаев И. Я. Оборудование для распиловки камня – Л.: Стройиздат, 1983 – 288 с.