technika diamentowa

Wykorzystanie narzędzi metaliczno-diamentowych do cięcia, wiercenia oraz obróbki materiałów powszechnie nazywane jest techniką diamentową. Polega ono na zastosowaniu diamentu syntetycznego do produkcji segmentów, w które wyposażane są narzędzia takie jak piły, wiertła, frezy, tarcze szlifierskie oraz inne. Zastosowanie diamentu związane jest z jego właściwościami, a przede wszystkim jego twardością.

Diament jest najtwardszym z minerałów w 10 stopniowej skali Mohsa, która charakteryzuje odporność na zarysowania materiałów twardszych przez minerały bardziej miękkie. Diament zajmuje 10 pozycję, a więc zarysować można go jedynie drugim diamentem. Pełna skala twardości Mohsa wraz z opisem, przedstawi się następująco:

  • twardość 1 – talk (minerał daje się zarysować z łatwością paznokciem),
  • twardość 2 – gips (minerał daje się zarysować paznokciem),
  • twardość 3 – kalcyt (minerał daje się zarysować z łatwością miedzianym drutem),
  • twardość 4 – fluoryt (minerał daje się zarysować z łatwością ostrzem noża),
  • twardość 5 – apatyt (minerał daje się zarysować z trudem ostrzem noża),
  • twardość 6 – ortoklaz (minerał daje się zarysować stalą narzędziową),
  • twardość 7 – kwarc (rysuje szkło),
  • twardość 8 – topaz (rysuje szkło z łatwością),
  • twardość 9 – korund (tnie szkło, daje się zarysować diamentem),
  • twardość 10 – diament (rysuje korund, daje się zarysować tylko innym diamentem).

Historia wykorzystania diamentu jako materiału narzędziowego nie jest zbyt długa. Rozwój rozpoczyna się w okresie po drugiej wojnie światowej. Wcześniejsze wykorzystanie diamentu dotyczą przełomu XVIII oraz XIX wieku, kiedy to diament wykorzystywano do drążenia skał oraz końca XIX wieku, kiedy to skonstruowano pierwszą piłę diamentową. Rozwój zastosowań związany był z opanowaniem produkcji diamentu syntetycznego oraz rozwojem metalurgii. Zakończone sukcesem prace nad produkcją diamentów syntetycznych prowadzono w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku.

W technice diamentowej niezmiernie ważny jest właściwy dobór narzędzia diamentowego, na który wpływ mają różnorodne czynniki. Podzielić można je na dwie zasadnicze grupy, tj. właściwości obrabianego materiału oraz warunki obróbki. Przez właściwości obrabianego materiału rozumieć należy przede wszystkim jego twardość i właściwości ścierne. Warunki obróbki to głównie prędkość obrotowa narzędzia, wydajność chłodzenia oraz sama wydajność prac. Czynniki te wpływają zarówno na kształt narzędzia oraz na skład i strukturę segmentów metaliczno-diamentowych.

Wybór diamentu wchodzącego w skład segmentów polega na odpowiednim doborze jakości, wielkości cząstek oraz ich koncentracji. W przypadku materiałów trudnoobrabialnych, do których zaliczyć można między innymi granit oraz kwarc, stosuje się kryształy diamentu odporne na cykliczne uderzenia udarowe. Diamenty o niższych parametrach wytrzymałościowych stosowane są do obróbki piaskowca, świeżego betonu oraz kruchych i porowatych materiałów. Własności diamentu muszą pozwalać na powstawanie mikrowykruszeń pozwalających na samoostrzenie się narzędzia.

Dobór wielkość cząstek diamentu w segmentach związany jest trudnością obróbki danego materiału. Zasadniczo przyjmuje się iż im materiał jest trudniejszy w obróbce, tym mniejsza jest jej prędkość. Uwzględniając powyższe zastosowanie mniejszych wymiarów cząstek związane jest z mniejszą głębokością penetracji w obrabiany materiał. Zastosowanie mniejszych wymiarów cząstek pozwala również na ich większe wykorzystanie oraz mniejszą jednostkową podatność na uszkodzenia. Materiały łatwo obrabialne pozwalają na zwiększenie szybkości obróbki, w więc wzrost głębokości, na którą zagłębiają się kryształy diamentu w materiał. Wymusza to zastosowanie większych cząstek pozwalających na większą penetrację oraz sprzyjających szybszemu odprowadzaniu produktów obróbki.

Kolejnym elementem wpływającym na pracę narzędzi metaliczno-diamentowych jest koncentracja diamentu w segmentach. Dobierając koncentrację na jednostkę powierzchni roboczej segmentu należy zapewnić właściwe obciążenie pracujących cząstek diamentu. Zbyt mała koncentracja cząstek prowadzi do ich przeciążenia i szybkiego zużycia. Zbyt duża koncentracja powodować będzie tępienie się narzędzia (brak samoostrzenia).

Segmenty składają się z diamentu oraz metalicznej osnowy. W procesie produkcyjnym wmieszane proszki diamentu oraz osnowy poddawane są prasowaniu na zimno i spiekaniu, prasowaniu na gorąco lub prasowaniu na zimno i na gorąco. W narzędziach metaliczno-diamentowych niezmiernie ważny jest wybór właściwości osnowy. Powinna ona jak najdłużej utrzymywać cząstki diamentu oraz zużywać się z szybkością dostosowaną do szybkości zużywania się cząstek diamentu. Zużywająca się osnowa musi umożliwiać wypadanie zużytych oraz odsłanianie się nowych cząstek, co zapewnia samoostrzenie się narzędzia.

Wykorzystanie narzędzie diamentowych w budownictwie pozwala na wykonywanie prac związanych obróbką betonu, żelbetu i innych materiałów, do której zaliczają się między innymi:

  • cięcie betonu,
  • wiercenie w betonie,
  • szlifowanie betonu,
  • frezowanie betonu,

Dzięki zastosowaniu narzędzie diamentowych uzyskujemy możliwość precyzyjnej obróbki materiałów, wysoką wydajność pracy, obniżony poziom hałasu, brak zapylenia podczas prac na mokro oraz brak lub ograniczenie udarów i drgań. Zalety te sprawiają, że technika diamentowa jest obecnie nieodzownym elementem każdej budowy.