سگمنت الماسه
مقدمه
بطور کلی در صنعت سنگ های ساختمانی 5 دسته سنگ های مرمریت، گرانیت، سنداستون، لایم استون و پیش ساخته مورد استفاده قرار می گیرند. هر دسته از سنگ های مذبور دارای خواص فیزیکی و مکانیکی ویژه خود مانند: میزان تخلخل، چگالی، استحکام، مقاومت به سایش و مقاومت به ضربه می باشند که نوع کاربردشان را مشخص می کند.
بدیهی است که این سنگها برای کاربری، نیاز به برش و فراوری دارند. از این رو پیش بینی قابلیت برشپذیری آنها امری ضروری است. متناسب با فاکتور برشپذیری هر سنگ، سگمنت های الماسه ی مختص آنها مورد نیاز می باشد. این فاکتور تعیین کننده خواص هندسی، شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی سگمنت های برش سنگ است. این مقاله به مطالعه خواص هندسی و مکانیکی سگمنت ها پرداخته است که زمینه را برای انتخاب سگمنت ایده ال متناسب با نوع سنگ فراهم آورده است.
- ارتباط هندسه و شکل سگمنت با نوع سنگ تحت برش
سگمنت های برش سنگ در دسته ساینده های الماسی قرار می گیرند زیرا مکانیزم برش سنگ با سگمنت های الماسه، سایش سنگ در مقطع باریک و با باربرداری زیاد است. ساینده های الماسه شامل چرخ های دایره ای، چرخ های فنجانی، سوراخ کنها و سگمنت های دیسک ها و اره های برش سنگ می باشند. در کل تمامی ابزار آلات برشی و سایشی که ذرات الماس در آن بکار رفته است، جزء ساینده های الماسی قرار می گیرند (شکل 1).
سگمنت های برش سنگ از لحاظ بخش های داخلی به دو دسته سگمنت های رایج یا یکنواخت و سگمنت های لایه ای تقسیم بندی می شوند. سگمنت های یکنواخت با توجه به شکل ظاهریشان در دو دسته سگمنت های مکعب مستطیلی و کونیکال یا هرمی قرار می گیرند. سگمنت های لایه ای دارای تقسیم بندی سگمنت های پایه بدون الماس، دارای لایه دریافت شوک و ساندویچی می باشند (شکل 2).
سگمنت های کونیکال برای کاهش اثرات اصطکاکی دیواره های جانبی و هدر رفت ذرات الماس بکار می روند. این اصطکاک در برش سنگ های بسیار سخت، اثرگذارتر است. برای سنگ های گرانیت که بسیار سخت می باشند، استفاده از سگمنت های کونیکال مناسب است زیرا از سایش در دیواره ها که مساحت زیادی هم شامل میشوند، جلوگیری میگردد و از اتلاف هزینه نیز پیشگیری خواهد شد .
اگر سنگها دارای سختی متوسط باشند مانند: مرمریت های سخت (دارای دانه های پودری و ریز)، حین برش، پودرها و گردهای ریزی ایجاد می شوند که سایش زمینه فلزی بوسیله آنها به آهستگی رخ می دهد.
ازطرفی، گردها و پودرهای حاصل از برش کم بوده و سرعت دفع کمی نیاز است. از اینرو سگمنت یکنواخت با تعداد ذرات استاندارد در واحد سطح مناسب است. باید درنظر داشت که حین برش، سگمنت یکنواخت دارای لبه های گرد می باشد و به خارج شدن راحت پودرها و گرده های ریز حاصل از برش، کمک میکند (شکل 3).
در سگمنت های دارای پایه بدون الماس از یک لایه استیل در زیر سگمنت استفاده شده است. این لایه استیل دارای دو مزیت میباشد:
الف) در شرایطی که باید جوشکاری لیزر برای اتصال سگمنت صورت گیرد، مفید است زیرا پهنای جوش لیزر بسیار ظریف و دارای ذوب ناچیز است. از اینرو لایه استیل امکان جوش لیزر را فراهم میآورد.
ب) کاهش هزینه ها با کاهش لایه انتهایی در سگمنت که عموماً بدون مصرف میماند.
این سگمنت ها را نباید در کابردهای جوشکاری با دامنه جوش بالا مانند: جوشکاری اکسی استیلن که در جوش و اتصال سگمنت ها در ایران رایج است، استفاده کرد زیرا ضریب انبساط حرارتی لایه استیل و زمینه فلزی سگمنت متفاوت بوده و موجب جدایش لایه استیل و زمینه میگردد و سگمنت استحکام خود را از دست میدهد [5].
سگمنت های دارای لایه دریافت شوک در مواردی که تکانه های ناشی از سرعت های بسیار بالای برش وجود دارد، کاربرد دارند.
سگمنت های ساندویچی حین برش، زین اسبی شده و زمینه خروج آسان گرده ها و گل سنگ را فراهم می آورند (شکل 3). اگر سنگها نرم باشند مانند: سنگهای آهکی، تراورتن ها و مرمریت های نرم (دارای دانه های درشت و شکری)، حین برش پودر سنگ بسیار بیشتری نسبت به مرمریت های سخت ایجاد می شود. ازطرفی ذرات حاصله درشت تر می باشند.
از اینرو، هم به سرعت دفع بیشتری نیاز است و هم سرعت سایش زمینه فلزی بالاتر است. پس مناسبترین سگمنت برای این سنگها، سگمنت ساندویچی است که با ایجاد حالت زین اسبی، از هدر رفت زمینه فلزی و به تبع آن جدایش نامطلوب ذرات الماس، جلوگیری کرده و به دفع راحت گرده ها و گل سنگ کمک میکند [5].
- ارتباط هندسه و شکل سگمنت با سیستم برش
سیستم برش سنگ وابسته به نوع سنگ، ابعاد مورد نیاز، میزان تولید مورد نیاز و ثابت یا متحرک بودن سیستم متفاوت است. در هر سیستم باید از سگمنت متناسب با شرایط برش خود استفاده کرد. بطور کلی سیستم های برش سنگ به سه دسته برش با سیم، برش با دیسک و برش با اره تقسیم بندی میشوند.
- سیستم برش با سیم
دو نوع روش برش با سیم وجود دارد. روش اول که متحرک است و اصولا برای استخراج سنگ در معادن و یا چهارگوش کردن بلوک های سنگ میباشد. این روش به سیستم سیم استخراجی معروف می باشد (شکل 4). روش دوم که ثابت است و با توجه به کاربرد تک سیم یا چند سیم میباشد (شکل 5). نوع تک سیم کاربردهای متفاوتی دارد که در شکل 5 نشان داده شده است.
ج. سیستم تک سیم برای ایجاد انحنا
د. سیستم چند سیمی برای افزایش میزان تولید اسلب و تایل، ه. شماتیک دستگاه چند سیمی .
با توجه به سیستم های برش سیمی ذکر شده و کاربرد آنها، بدیهی است که شکل سگمنت در این سیستم ها حلقوی بوده و کاملاً متفاوت با شکل سگمنت های سیستم های دیسکی و اره می باشند. سیم برش از سه قسمت اصلی تشکیل میشود. قسمت اول سگمنت های حلقوی که با دو روش سینترینگ و الکتروپلیت ایجاد میشوند.
قسمت دوم نگهدارنده های سگمنت های حلقوی که تعیین کننده فاصله آنها بوده و در سه نوع فنری، ساینده و پلاستیکی می باشند. قسمت سوم کابل فولادی است که سگمنت ها و نگهدارنده ها بر آن سوار می شوند. در جدول 1 با توجه به شرایط کاری و نوع سنگ، بهترین نوع سیم ارائه شده است. با انتخاب مطابق جدول 1، از لرزش و صدای زیاد حین برش جلوگیری میشود. ازطرفی میزان انرژی و آب مصرفی را کاهش می دهد و به افزایش دقت و سرعت برش میانجامد .
| نمونه و | ?ن و | ? | ? | ? | ? | ?م (N/m3) | ? | ? | ? | ? | ? | ?ل | ?ل % | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? %مق | ?وم | ? ف | ? | ? | ?ی | ?ک م | ?و | ?ه (مگ | ?پ | ? | ?ک | ?ل)مق | ?وم | ? ک | ? | ?ی (مگ | ?پ | ? | ?ک | ?ل)گ | ? | ?نی | ? هلویی | ? | ?ی | ? | ? | ?26.40.60.21658 |
جدول 1: ارتباط نوع نگهدارنده با نوع سنگ و سیستم برش.
سیستم برش سیمی بدلیل هزینه پایین ساخت ماشین، نامحدود بودن عمق برش، برش در زوایای مختلف و توانایی برش بلوک سنگهای بسیار حجیم بسیار مفید و قابل استفاده می باشد. این سیستم برخلاف سیستم اره، برای برش سنگ های سخت مانند: گرانیت ها در ابعاد بزرگ مانند: اسلب گرانیت ها کاملاً کاربردی است. تیغه های اره بدلیل ضخامت کم و سختی بالای سنگ های گرانیت، قابل استفاده برای برش این سنگ ها نمی باشند. اما در سیستم برش سیمی بدلیل خاصیت انحناپذیری بالای سیم، برش سنگ های گرانیت در این روش با سهولت صورت می پذیرد (شکل 6) .
- سیستم برش با دیسک
تمامی سنگ های ساختمانی را میتوان با این سیستم برش داد. از معایب این سیستم نسبت به دیگر سیستم های برش سنگ، میتوان اتلاف بالای سنگ و انرژی، سرعت و میزان تولید پایینتر و ایجاد ورقه سنگ های با ابعاد کوچکتر را نام برد. از محاسن این روش، هزینه پایین تعبیه سیستم برش دیسکی و استهلاک کم آن می باشد. برای انتخاب سگمنت در سیستم برش با دیسک، تمامی موارد ذکر شده در بخش 1 (ارتباط هندسه و شکل سگمنت با نوع سنگ تحت برش) کاربرد دارد.
- سیستم برش با اره
در سیستم های برش اره که در دو دسته تک اره یا چند اره می باشند، بدلیل حرکت رفت و برگشتی تیغه ها، دفع گرده ها و گل سنگ حاصل از برش اره، بسیار دشوارتر از حالت دیسکی است. خرده سنگ ها هماهنگ با حرکت افقی تیغه به جلو و عقب روبیده می شوند که به سایش هر چه بیشتر زمینه فلزی سگمنت می افزاید و طول عمر سگمنت را کاهش می دهد.
برای رفع این مشکل باید سرعت پاشش آب و مقاومت به سایش زمینه فلزی سگمنت نسبت به سگمنت های روش دیسکی بالاتر باشد. بدلیل دشواری خروج گل سنگ در این روش و مشکلات حاصله، حتی در موارد برش سنگ های با سختی متوسط مانند: سنگهای مرمریت سخت، بر خلاف سیستم دیسکی از نوع سگمنت ساندوچی در این روش باید استفاده شود.
در برش سنگهای سخت، بدلیل سختی بالای این سنگها، محدودیت در ضخامت تیغه ها، عدم توانایی ایجاد انحنا در راستای ضخامت و همچنین حساس به شکست بودن مواضع جوش سگمنتها بر روی اره ها در موارد تنشهای بالا، این سیستم برای سنگ های سخت مانند: گرانیت ها کاربرد ندارد (شکل 7) .
کارشناس ارشد متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر
ادامه در مقاله
