Оборудование для алмазного сверления и резки бетона, кирпича и т.п.

Принцип алмазного сверления и резки

Рабочая часть трубчатого сверла (т.н. алмазной коронки), режущего диска, цепи или др. инструмента – припаянные или приваренные к передней кромке алмазные сегменты. Сегмент представляет собой брусок из спрессованной и спеченной смеси металлических порошков с техническими алмазами в качестве наполнителя. Таким образом, рабочее тело (алмаз) погружено в металлическую матрицу тщательно подобранной износостойкости. При вращении трубчатого сверла острые грани алмазов, выступающих из рабочей грани сегмента, измельчают обрабатываемый материал (бетон, железобетон, кирпич, мрамор, гранит, керамогранит или др. натуральный или искусственный камень, плитку или др. керамику и т.п.) и таким образом выполняют рез. Задача матрицы – вовремя сточиться, когда режущие грани выступающих алмазов затупятся, отбросить затупленные алмазы в шлам и вывести на рабочую грань новые алмазы с острыми гранями. Шлам (измельченный материал с незначительной примесью отработанных алмазов и опилок матрицы) должен выводиться из зоны реза потоком воды или вакуумом.
Оптимальный режим с точки зрения скорости сверления (или резки, или шлифования) и долговечности алмазных сегментов – когда алмазы освобождаются и выводятся в шлам не раньше и не позже, чем их режущие грани затупятся. Такой результат достигается соблюдением оптимальных параметров процесса:
- Скорость движение сегмента относительно материала. В случае сверления алмазной коронкой – круговая скорость коронки [м/с]. Если превысить оптимальную скорость, кромки алмазов быстро притупляются, эффективность реза снижается.
Занижение круговой скорости снижает производительность работы.
Оптимальная круговая скорость зависит от твердости обрабатываемого материала. Для твердых материалов (напр. агат) она может составлять менее 1 м/с, для мягких (кирпич) – вплоть до 6 м/с. Для бетона оптимальная скорость составляет 3-5 м/с и снижается с увеличением степени армирования.
Оптимальная скорость напрямую влияет на выбор оборотов алмазной дрели. Для примера, при сверлении отверстия диаметром 130 мм в бетоне следует выбирать обороты 440-750 мин^-1. У дисковых пил обороты рассчитываются исходя из диаметра алмазного диска.
- Давление сегмента на обрабатываемый материал. При превышении оптимального давления ускоряется износ матрицы, в шлам уходят еще острые алмазы. Занижение давления ведет к стачиванию режущих граней алмазов и "замыливанию" коронки. По некоторым данным, для алмазного сверления бетона оптимальное давление составляет 2,0-2,5 Н/мм². Для коронки диаметром 130 мм с сегментами толщиной 3 мм такое давление достигается при усилии прижима ориентировочно 1200-1500 Н (т.е. 120-150 кг силы).
- Расход воды. Занижение расхода воды приводит к быстрому лавинообразному процессу: в результате недостаточно эффективного вымывания шлама теряется контакт между алмазным сегментом и обрабатываемым материалом, сегмент вхолостую перемалывает шлам, накапливающийся шлам забивает полость кольцевого реза и увеличивает трение на боковых поверхностях коронки. Если мощная алмазная дрель справляется с возросшим моментом сопротивления, то коронка быстро нагревается выше 100°C, вся поступающая вода испаряется и совсем перестает вымывать шлам, коронка продолжает раскаляться, припой расплавляется, сегменты отваливаются от коронки и застревают в зоне реза. Дальше понятно: чтобы продолжить сверление новой коронкой, нужно вначале умудриться выдернуть заклинившую коронку, затем не только вымыть шлам из узкой щели, но и удалить отвалившиеся сегменты, а для этого – выломать и удалить керн.
Избыточный поток воды к неприятностям не приводит, разве что усложняется сбор воды и быстрее опустошается бак (если вода подается из бака).
Для ориентировки, минимальный расход воды для коронок диаметром до 50 мм – 3 л/мин, для 300 мм – 14 л/мин. Достаточность расхода воды можно контролировать визуально: вытекающая из-под коронки вода должна выносить шлам. Визуальное основание для немедленного прерывания сверления – если на коронке появились цвета побежалости.

Достоинства и область применения алмазного сверления и резки

Преимущества алмазного сверления перед любой альтернативой – идеально цилиндрическая форма отверстий с точным диаметром, ровными краями и стенками. Похожие достоинства у алмазной резки: ровный рез без сколов. Общие достоинства алмазного сверления и резки – сравнительно тихий процесс без шума и вибрации, которая могла бы привести к образованию трещин.
Наиболее востребованное применение алмазного сверления – получения отверстий в бетонных, железобетонных, кирпичных и т.п. стенах, полах, стяжках, перекрытиях и пр. строительных конструкциях. Самые востребованные диаметры сверления соответствуют популярным коммуникациям – трубам водоснабжения, отопления, канализации, а также электрическим или вентиляционным кожухам. Но в чем прелесть – технология алмазного сверления не имеет ограничений по максимальному диаметру. Если будет запрос на отверстия под ЖД цистерну, производители разработают и изготовят оборудование алмазного сверления и кольцевые сверла под такой большой диаметр.
Самые востребованные области применения алмазной резки – резка дверных или оконных проемов в бетонных или кирпичных стенах, в том числе в несущих стенах; резка поит перекрытий или даже фундамента. Алмазная резка применяется также для демонтажа железобетонных конструкций.

Сверление или бурение? Терминология

Так уж случилось, что в русском языке для процесса получения отверстий вращающимся инструментом есть два синонима – сверление и бурение. Соответственно, два термина для инструмента – сверло и бур. Первый термин пришел из старославянского. Этимология второго неизвестна, бур похоже звучит и в романо-германских языках, и в тюркских, и в славянских...
Так уж сложилось, что "сверление" чаще применяют для твердых материалов и без удара, а "бурение" – либо для грунта, либо с ударом. Однако такое разграничение весьма условно и нормативными документами не закреплено. ГОСТ 24638 определяет трубчатые сверла с алмазной рабочей частью как "сверла алмазные кольцевые" (а не "буры"). А вот для технологии получения отверстий такими сверлами у нас норматива нет, приходится опираться на рекомендации Национальной ассоциации алмазной резки и сверления (НААРС), которые используют "алмазное сверление" и "алмазное бурение" как равноправные синонимы.
Любопытно, что в романо-германских языках подчеркивается не алмазная рабочая часть свёрл, а остающийся после кольцевого сверления керн, например, core в английском. Соответственно, алмазное сверление (или бурение) по-английски определяется как core drilling, по-немецки kernbohrungen, по-нидерландски kernboren и т.д. И ни слова об алмазах.