Описание и применение алмазно-трубчатых и сегментных сверл

Сверла алмазные трубчатые

Инструмент согласно ГОСТ предназначен для обработки и формирования отверстий в бетонных и железобетонных конструкциях. На практике сверло применяют для работы с металлами и сплавами повышенной твердости, а также при сверлении твердых и хрупких материалов. Использование в последнем случае оправдано, если требуется просверлить отверстия большого диаметра.
Трубчатое сверло состоит из двух элементов:

• алмазного кольца – кольцевая коронка с алмазоносным слоем на кромке, который и представляет собой режущую часть инструмента;
• удлинитель – цилиндрический корпус, на который кольцо закрепляется. На удлинителе могут быть сформированы боковые отверстия для отвода твердых частиц и охлаждения.

Главным отличием трубчатого сверла от вариантов с другой формой хвостовиков – снижение осевой нагрузки. Эта особенность уменьшает износ, а, значит, и расход алмазов, и повышает производительность.

Трубчатое абразивное сверление. Принципы

Седьмой опыт, 13 мая 2017

Гранит, сплошная трубка и корунд из раздробленного отрезного диска.

Это – успешная попытка восстановить забытое за семь лет мастерство оптимальной подачи корундового абразива. Коловорот и трубка использовались те же, что и год назад.

Тогда опыт проводился с целью впервые показать на видео технику сверления твердых пород камня реконструированным коловоротом. Но год назад он был успешно провален уничтожением начавших было появляться традиционных «египетских» бороздок, хотя и доказал кому-то возможность легко сверлить гранит медной трубкой с абразивом.

Но цель-то наша – понять, почему у египтян получались именно такие отверстия, какие получались, какие именно условия следовало соблюдать. Механизм, физика появления бороздок были нами расшифрованы давно, но совершенно ещё не были ясны тонкости работы. Следовало окончательно закрепить в понимании, как вели себя рабочие, что в результате отверстия получались с характерными бороздками (а об этом можно судить по состоянию стенок большого количества, например, ступичных отверстий в гранитных притолоках Египта). Для выяснения этих тонкостей Николаю пришлось в ходе подготовки к новым съемкам провести более двух десятков опытов, пока не стали ясны условия возникновения бороздок и удалось добиться устойчивой повторяемости результатов.

Абразив на этот раз ассистент подавал под строжайшим наблюдением Николая, исключительно собственноручно вращавшего коловорот. Некоторое раскачивание оси коловорота неумелыми руками опять грозило стачиванием прекрасно получающихся у него «египетских» бороздок, даже при правильной подаче абразива.

Момент, когда следует подать новую дозу корундового абразива, определялся по «звучанию процесса». Стало тихо, трубка вращается в кольцевом надрезе образца с лёгким шипением – пора добавить абразив.

Доза – комочек влажного корунда «диаметром» миллиметров четыре — пять. Правильный объём дозы был постепенно подобран экспериментально: он должен обеспечивать эффективную работу сверла и ни в коем случае не забивать зазоры, затрудняя вращение и уничтожая бороздки.

Абразив при эксперименте добавлялся на приплющенном кончике спицы прямо в зазор между трубкой и стенкой отверстия. В момент добавления дозы звучание изменялось, превращаясь в характерный суховатый скрежет. Скрежет в течение минуты – двух снова обращается в шипение, и, значит, пора было добавить новый комочек.

Технические характеристики

• Материал корпуса – при изготовлении удлинителя применяют сталь марки 40X, для корпуса – 20, 30, 35.
• Материал слоя – алмазный слой может быть непрерывным – C1, и прерывистым – C2. Для его формирования используются технические алмазные порошки разных марок. В инструментах класса C2 допускается использование синтетических смесей. Маркировка обязательно включает данные о характере режущего слоя.
• Долговечность – определяется стойкостью слоя к истиранию и обрабатываемым материалом. На долговечность влияет способ формирования режущей кромки: слой, нанесенный гальваническим методом, обеспечивает плотность алмазов почти в 16 раз выше, чем при спекании. Соответственно, такой инструмент прослужит куда дольше.

На ресурс сверла – время истирания алмазного слоя, указывает этикетка изделия и его цвет. Сверла для ручных инструментов маркируются синим цветом, для станков – черным. В общем, срок работы с материалом одинаковой твердости у коронки для ручного устройства в два раза ниже. Для керамики, например, он составляет 70 и 120 для ручного, и машинного сверла, соответственно. Для бетона – 12 и 25.

• Толщина кромки – определяет тонкость реза. Для стекла должна составлять 0,4–1 мм, для натурального камня – до 4 мм.
• Высота алмазного слоя – до 10 мм.
• Диаметр рабочей коронки – регламентируется ГОСТ 24638-85, величина наружного диаметра составляет диапазон от 20 до 215 мм.

Виды алмазных сверл

Инструмент классифицируют по таким признакам:

• способу изготовления;
• форме рабочей части;
• материалу, с которым он может работать;
• диаметру;
• конструкции;
• способу реза.

Гальваника и спекание являются основными способами изготовления алмазных сверл. Первым способом, т. е. напылением, изготавливают изделия с режущей частью конического типа и трубчатой формы сложной конфигурации любого диаметра. Устойчивость к износу у них ниже, чем у режущего инструмента, изготовленного спеканием. При втором способе изделие изготавливается методом порошковой металлургии, у которого один недостаток – невозможность изготовления инструмента малого диаметра из-за технологической сложности процесса.

Форма рабочей поверхности может быть следующих типов:

• копьевидная или перовидная;
• коническая;
• шаровидная;
• цилиндрическая.

Изделие с цилиндрической формой рабочей части может быть трубчатым и кольцевым. У сверла алмазного трубчатого корпус цилиндрической формы выполнен из высококачественной стали (быстрорежущей, углеродистой, высоколегированной), на конце его выполнено напыление порошком разной фракции. Такие инструменты со стеклом и керамикой работают с охлаждением: в рабочую часть подается специальная жидкость (СОЖ) или вода.

Алмазное кольцевое сверло выпускается разных видов. Алмазная крошка или порошок может наноситься сплошным слоем на определенную высоту или на сегменты, расположенные по окружности с определенным шагом. Их может быть до 14 штук. Выпускаются сверла такого типа диаметром от 32 до 350 мм с высотой алмазного слоя до 10 мм.

Производители выпускают сверла, которые могут работать со многими материалами (универсальные) или для конкретного вида. В торговой сети в продаже имеются алмазные сверла по металлу, мрамору, стеклу, керамограниту и т. д. Поэтому при подборе изделия необходимо знать, в каком материале оно будет работать, и на эту особенность необходимо обратить внимание, как и на то, с помощью чего оно будет вращаться и с какой скоростью. Для вращения используют дрель, шуруповерт, электроотвертку или станки, у которых имеется соответствующей формы патрон для их закрепления.

Скорость вращения зависит от диаметра применяемого сверла и от материала, в котором выполняется операция. Ориентировочные данные указаны в таблице.

Сфера применения

Алмазное сверление и бурение относят к наиболее универсальным способам обработки. Во-первых, благодаря материалу режущей кромки: твердость у алмаза максимальная, поэтому и металлические сплавы и камни для него не преграда.

На фото изображен процесс сверления трубчатым сверлом

Минимальная площадь обработки: трубчатое сверло не затрагивает сердцевину отверстия, а только прорезает материал на соответствующую глубину. Это заметно снижает энергоемкость и совершенно исключает повреждение материала. Трубчатые алмазные сверла хорошо подходят для оргстекла. Они без проблем врезаются в вязкий полимер и не застревают в нем, что дает им преимущество при работе с этим материалом.

Трубчатые сверла с алмазным напылением

Алмазное напыление трубчатых сверл – технические порошки, и мелких частей алмаза. ГОСТ обращает особое внимание на то, что кристаллы на кромке должны быть вскрыты. Твердость алмаза изменяется в зависимости от направления – это свойство кристаллической структуры. Режущие грани должны относиться к самым твердым. При работе они «засаливаются», то есть сменяется гранями нетвердыми. Поэтому слой периодически «вскрывают»: просверливают сухим методом какой-либо абразивный материал.

Алмазный слой подлежит восстановлению, это дешевле, чем приобретать новый инструмент. Формируют слой гальваническим методом или диффузно-вакуумным.

Преимущество

• По ГОСТ эталоном их эффективности являются способность работать с бетоном и железобетоном при удельном давлении до 5 МПа.
• Не менее востребованы они при работе с оптическим стеклом и любых других операциях, где требуется высокая точность отверстий. Непрерывный слой позволяет получить максимально чистое, точное отверстие без повреждения хрупкого материала.
• Экономичность – при сверлении обычным методом инструмент вынимает материал сердцевины и перерабатывает его в пыль и стружку. Трубчатое сверло позволяет прорезать материал без выемки, а такой процесс намного легче и требует меньше энергозатрат.
• Эта же особенность позволяет работать с твердым материалом на невысоких скоростях – от 400 до 1000 оборотов/мин. Что опять-таки уменьшает затраты: не требуется большой мощности привода и специальной системы охлаждения и обдува.
• При резке железобетонных конструкций и сплошной массы бетона нет нужды применять ударно-вращательный метод. На этот момент надо обращать внимание при выборе ручного инструмента: алмазное сверло можно использовать только на тех перфораторах, где отключается опция удара.
• Материал не повреждается при сквозном сверлении, так как инструмент не создает высокой нагрузки.
• Отсутствует большое количество пыли и стружки.

Особенности использования

Главное при работе с алмазными сверлами – не допускать их перегрева. Поэтому рекомендуется при выполнении сверлильной операции выполнять ее на минимальных оборотах и периодически окунать в воду. Есть рекомендации по применению инструмента с той или иной формой поверхности. Например, сверление отверстий в керамике и стекле необходимо осуществлять с применением инструмента трубчатой конструкции. Также необходимо осуществлять правильно сам процесс сверления. Его начинают, установив сверло под прямым углом. Работы должны осуществляться без ударов. Рекомендуется пользоваться приспособлениями специальной конструкции или кондукторами для облегчения процесса центрирования.

Технические характеристики

К техническим параметрам инструмента, добавляются характеристик сегментов:

• длина сегментов (мм);
• толщина (мм);
• количество сегментов;
• расстояние между ними – шаг (мм).

Если речь идет о сухорезах, то есть, инструментах для сухого сверления, то указывается количество отверстий для охлаждения.

Использование охлаждающей жидкости при сверлении значительно продлевает ресурс инструмента. Так, сухим методом в керамограните можно сделать до 160 отверстий, с подачей воды – до 350.

Сфера применения

• Строительные работы – для сверления бетонных и железобетонных конструкций, кроме самых прочных. А также кирпича, пенобетона, газобетона, и прочего.
• Металлопрокат – сверление листового материала из металлов и сплавов.
• Прокладка трубопроводов – высверливание соединительных отверстий, бурение асфальта и так далее.
• Отделочные работы – сегментные коронки применяют для сверления плит натурального и искусственного камня, керамики, стекла, даже пластмасс и оргстекла.
• Для бытовых инструментов почти всегда используются сегментные сверла – они дешевле, обеспечивают вполне достаточный класс точности, а износ, благодаря небольшим объемам домашних работ, минимальный.

Сегментное алмазное Сверло bf 600

Скорость вращения, требуемая мощность аппарата, назначение сверла зависят от параметров сегмента. Сверла премиум класса из серии BF используются для резки бетона, армированных конструкций, кирпича, камня – искусственного и натурального.

Сегменты серии BF 600 отличаются наибольшей высотой – 10 мм с подложкой, и максимальной плотностью слоя. Сверло используется во всех строительных работах, от сверления акрилового стекла и вплоть до обработки бетона с сильным армированием, а также с твердыми наполнителями.

• Скорость сверления – до 2,4 см/мин.
• Ресурс прохождения – не менее 8,5 м.
• Требуемая мощность аппарата – 2,4–2,5 кВт.

Преимущество

Главное достоинство сегментного инструмента по отношению к коронкам с непрерывным алмазным слоем – более низкая стоимость при высокой универсальности.

Сверло не рекомендуется применять на бетонах с высокой удельной плотностью, так как здесь износ режущего слоя будет неоправданно высок. Но во все остальных случаях его использование рентабельно.

Восстановить прерывистый слой намного проще: сегменты выпускаются как самостоятельное изделие. Некоторые, как модели Адель для серии BF 600, имеют подложку для приваривания.

Какое лучше использовать трубчатое сверло по стеклу?

Для проделывания в стекле или керамике достаточно больших отверстий необходимо использование специальных трубчатых сверл. Похожие инструменты используются и в промышленной обработке. Отличается трубчатое сверло по стеклу не только своей особой формой – его рабочий режущий слой сделан из технических алмазов и намертво прикреплен к стальному основанию при помощи процесса термоспекания.

Перед первым использованием подобное оборудование нужно зачистить абразивным камнем с режущей кромки, чтобы вскрыть алмазный слой – аналогичная процедура делается и для специальных станочных сверл, зенкеров. Трубчатые сверла с алмазным напылением лучше всего подходят для подобных работ – в отличие от твердосплавных они не образовывают сколов с обратной стороны обрабатываемого материала.