Строительство и реконструкция
Общее описание алмазной технологии
Алмаз – это кристаллический углерод, существующий в различных формах, имеющих разные физические свойства. Он является одной из аллотропных модификаций углерода и самым твердым (твердость 10 по шкале Мооса) из известных веществ на планете.
Алмаз обладает рядом уникальных свойств, среди которых механические (твердость, прочность при сжатии) и термические (самая высокая теплопроводность из всех известных материалов).
Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов, а также в режущих инструментах и буровых установках, в качестве основного компонента режущего сегмента.
Потребность в алмазе для промышленного применения вынуждает расширять производство искусственных алмазов. В последнее время проблема решается за счёт кластерного и ионно-плазменного напыления алмазных плёнок на режущие поверхности. Также производится алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно).
Виды алмазов
Натуральный алмаз
Образуется в мантии земли, добывается либо в первичной породе, либо в речных отложениях.
Синтетический алмаз
Производится из графито-металлической смеси в аппаратах высокого давления методом термосинтеза.
Сходства и различия двух видов алмазов
Натуральный может иметь природные отличия (трещины, сколы, включения, примеси), обладает более высокой жаростойкостью и более низкими режущими качествами.
Синтетический обладает однородной структурой, жаростойкость ниже, чем у природного, однако, режущие качества значительно превосходят природный алмаз.
Более высокие режущие свойства и значительно более низкая цена делают синтетический алмаз основным при использовании в промышленности, в том числе при изготовлении алмазных режущих сегментов.
Принцип работы алмазного инструмента
Основной режущей силой любого алмазного расходного материала является алмазный сегмент.
Алмазный сегмент применяется для напайки на режущие диски, керносверлильные коронки, используется для изготовления алмазного каната, шлифовальных чашек и франкфуртов. Причем, в случае с дисками и коронками напайка может производиться несколько раз, т.е. нет нужды выбрасывать расходный материал после стирания алмазных сегментов. Однако для этого потребуется должная квалификация и наличие специального оборудования.
Алмазный инструмент не режет, а измельчает обрабатываемый материал. В процессе заточки инструмента отдельные кристаллы, находящиеся ближе всего к поверхности сегмента, вскрываются, а металлическая связка удерживает кристаллы от выпадения. Открытые таким образом алмазы врезаются в материал и превращают его в мелкую пыль. В ходе резки открытые алмазы растрескиваются или ломаются, в то же время происходит абразивный износ металлической связки сегментов обрабатываемым материалом, что ведет к истончению сегмента. За счет этого достигается радиальное высвобождение новых алмазов. В алмазном сегменте, идеально подходящем разрезаемому материалу, равновесие между работой алмаза и его сопротивлением трению является оптимальным, алмаз удерживается на месте до тех пор, пока он полностью не разрушится и на его месте не появится новый кристалл, при этом качество алмазного сегмента остается неизменным.
Свойства алмазов, влияющие на производительность
Форма зерна. Режущая способность в значительной степени зависит от формы зерна. Круглая или плоско шлифованная формы имеют меньшую эффективность, по сравнению с зерном с острыми выступающими краями.
Размер зерна. Крупное зерно имеет большее пятно контакта и, следовательно, большую способность снятия слоя по сравнению с мелким зерном. Размеры зерен измеряются в мешах (количество ячеек на дюйм), где 20-40 меш - крупные, 40-60 - средние, а 60-100 - мелкие. Мягкие материалы обрабатываются крупным зерном, твердые - мелким.
Качество зерна. Качество определяется следующими физическими свойствами: вязкость, реакция на температуру, сопротивляемость износу.
Количество зерен. Отношение веса (карат) к единице объема (куб.см.) или другими словами концентрация.