Принцип работы алмазных дисков для резки материалов

Алмазный пильный диск - это диск, на краю которого закреплены алмазы для резки твердых или абразивных материалов. Существует много видов алмазных лезвий, которые находят широкое применение, в том числе для резки камня, бетона, асфальта, кирпича, угольных шаров, стекла и керамики в строительстве, огранки полупроводниковых материалов в IT-индустрии и огранки драгоценных камней, в том числе алмазов, в ювелирной промышленности.

Как изготавливаются алмазные лезвия?

Алмазные лезвия состоят из двух компонентов: стального сердечника и сегмента.

1. Стальной сердечник: Часть поддержки

Обычно сердечник представляет собой круглый плоский металлический диск, используемый для поддержки внешних сегментов. Алмаз можно прикрепить к сердечнику с помощью вакуумной пайки, спекания или лазерной сварки.  

Вакуумная паяная или спеченная приставка

Уровень процесса, используемый для изготовления сердечника, зависит от способа крепления. Более дешевые, более объемные лезвия используют либо вакуумную пайку, либо спеченную технологию крепления.

Вакуумнопаянные и спеченные лезвия предназначены для сухой резки мягких материалов на маломощном оборудовании. Сердечник, используемый для этих лопаток, обычно очень прост и не подвергается многим этапам из шагов лопаток для более агрессивного применения.

Приспособление для лазерной сварки

Лазерная сварка является одной из трех наиболее распространенных форм крепления сегментов к сердечнику, и на сегодняшний день наиболее прочной связью с сердечником является метод лазерной сварки.

Более агрессивное применение алмазных лезвий связано с использованием более мощного оборудования для влажной резки твердых материалов на гораздо большую глубину резания. Стальные сердечники для этих агрессивных сред более толстые, термически обработанные, прецизионно заточенные и натянутые.

Дополнительная толщина и термическая обработка позволяют сердечнику выдерживать изгибающие нагрузки более тяжелого оборудования и более высокой мощности. Точное шлифование поверхности сводит к минимуму сопротивление, в то время как натяжение обеспечивает плоскостность лезвия в определенном диапазоне оборотов в минуту. 

2. Сегмент: Режущая часть

Сегмент состоит из двух компонентов: алмазных и металлических связей.

2.1) Алмазные кристаллы (огранка)

Использованный алмаз изготавливается или синтезируется в отличие от природного. Производимый алмаз предпочтительнее природного, поскольку ключевые характеристики, такие как форма, размер и прочность кристалла, могут быть тщательно контролированы в процессе производства.

Способность контролировать ключевые характеристики синтетического алмаза позволяет точно предсказать скорость резания и срок службы лезвия, а также постоянную повторяемость результатов. Некоторые другие важные факторы, которые следует учитывать в алмазе являются следующие:

• количество алмазов в сегменте
• качество алмазов в сегменте
• размер алмаза в сегменте  

Количество бриллиантов

Количество алмазов в сегменте варьируется и требует больше мощности по мере увеличения содержания алмазов в сегменте. Проще говоря, чем больше алмазов добавляется в сегмент, тем больше мощности потребуется для резки лезвия. На практике это означает, что полотна для высокомощных пил будут иметь больше алмазов в своем сегменте.

Качество бриллианта

Качество алмаза определяет способность отдельного алмаза противостоять высокой температуре и поддерживать острую поверхность. Лучшие алмазы могут дольше продержаться при более высоких температурах.  

Размер бриллианта

Наконец, последнее, что нужно учитывать, это размер бриллианта. Размеры алмазов индивида указаны в диапазоне ячеек, например 25-35 или 50-60. Чем больше число, тем тоньше отдельные частицы.

В практическом применении более мелкий алмаз используется для особо твердых материалов, таких как кварц, в то время как более крупный алмаз используется для мягких материалов, таких как асфальт и мягкий красный глиняный кирпич.

2.2) Система склеивания (износ)

Связь представляет собой смесь металлических порошков, используемую в различных комбинациях для достижения определенной степени износа. Правильно сформированная связь удерживает алмаз на месте, достаточно долго, чтобы получить максимум пользы от алмазных точек, прежде чем освободить камень и выставить следующий слой алмаза.   

Скорость износа сегмента может быть упрощена до способности металла противостоять износу от истирания. Металлы с низкой износостойкостью, такие как бронза, считаются мягкими. Мягкие связи в основном состоят из мягких металлов, таких как бронза, и обычно используются при резке очень твердых, менее абразивных материалов, таких как фарфор.

Твердые связи в основном состоят из твердых металлов, таких как карбид вольфрама и часто используются при резке очень мягких абразивных материалов, таких как асфальт или свежевылитый бетон.  

Наилучший способ запомнить применение "противоположности притяжения" - жесткие связи для мягких абразивных материалов, в то время как мягкие связи используются для твердых менее абразивных материалов.

В некоторых экстремальных случаях можно просто оценить твердость лезвия, обратив внимание на цвет сегмента. Поскольку мягкие лезвия содержат большую часть бронзы, мягкие лезвия для особо твердых материалов будут иметь желтый оттенок в этом сегменте.

Как работают алмазные лезвия?

Алмазное лезвие шлифует, а не режет материал. Лезвия обычно имеют прямоугольные зубья (сегменты), содержащие алмазные кристаллы, встроенные по всему сегменту для шлифования через очень твердые материалы.

Связь - это термин, используемый для обозначения мягкости или твердости порошкового металла, используемого для формирования сегментов. Порошкообразные металлы удерживают бриллианты на месте. Связь контролирует скорость износа алмазных сегментов, позволяя новым алмазам выставляться на поверхность для продолжения шлифования с "острым" краем.

Важным шагом при выборе лезвия является согласование связи лезвия с конкретным материалом, подлежащим резке.

Дополнительными факторами, которые необходимо учитывать, являются тип и мощность используемого оборудования и наличие воды. Для более твердых материалов необходим более мягкий клеевой сегмент, обеспечивающий непрерывное воздействие алмазов.

Более мягкие материалы, такие как асфальт или свежезалитый бетон, могут использовать более твердый сегмент, чтобы противостоять повышенному износу, вызываемому мягкими, абразивными материалами.

Кроме того, размер, вязкость и концентрация алмазов должны также соответствовать характеру распиливаемого материала. Например, при огранке твердых материалов алмазы должны быть меньше по размеру.

Есть и другие факторы, которые следует учитывать при выборе алмазного лезвия для конкретного применения. К ним относятся тип (способ изготовления) полотна, наличие воды в процессе резки, мощность пилы и допустимый уровень шума, создаваемый пилой. Например, если лошадиная сила пильного станка велика, концентрация алмаза в алмазном диске должна быть выше, или связь должна быть прочнее.

Более высокая концентрация алмазов снизит воздействие на каждый отдельный алмаз в работе, в то время как более прочная связь будет удерживать алмазы более прочно.

Где используются алмазные диски

Резка (пиление)

Обработка, при которой приводимый в движение станок, оснащенный лезвием с фрезерованными или отшлифованными зубьями, используется для разделения материала (отрезки) или придания ему новой формы (ленточная резка контуров, ленточная обработка).

Циркулярная или кольцевая резка

В этом процессе используется вращающийся круговой зубчатый диск для резки материала так же сильно, как при резке древесины на столе в мастерской или радиальной пиле. Кольцеобразное лезвие работает под высоким натяжением.

Порезы, выполненные с помощью этого метода, отличаются высокой точностью, незначительными материальными потерями и хорошей обработкой поверхности.

Огранка

Огранка (или алмазное пиление) используется в микроэлектронике для тонкой, точной, частичной и сквозной резки экзотических, очень твердых и хрупких материалов на мелкие квадраты или штамповки. Огранка алмазного круга является наиболее распространенной технологией в промышленности из-за превосходного качества резки.

Ширину резки, глубину, прямолинейность и качество кромок можно поддерживать в пределах жестких допусков.

Резка с водой или без воды

Вода предотвратит перегрев лезвия, значительно уменьшит количество вредной пыли, образующейся при резке, удалит шлам и продлит срок службы лезвия, так как алмаз не выдержит сил при повышенных температурах, возникающих при сухой резке керамических и абразивных материалов, и будет подвержен быстрому износу инструмента и возможному отказу.

В случае невозможности использования воды (например, в электропилах) необходимо принять меры для предотвращения вдыхания образующейся в процессе работы пыли, которая может вызвать силикоз, серьезное легочное заболевание.

При сухой резке нож должен периодически охлаждаться. Охлаждение может быть увеличено, если лезвие свободно вращается из разреза. Наличие кварцевой пыли требует использования респиратора на рабочих местах.