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面對花崗石產業資源節約、環境友好的實際需求,僅僅被動地限制、被動地想辦法去處理不能從根本上解決問題。需要主動、從根本解決花崗石生產中的問題:即實現資源節約、能源節約、減少鋸泥(污水)出量,降低生產過程與生產環境的揚塵量和噪聲等。其核心關鍵的技術就是花崗石的鋸切技術,即需要新一代的花崗石鋸切技術與裝備。
1 花崗石綠色、高效鋸切技術與裝備
圍繞目前花崗石板材鋸切技術與裝備的應用與發展情況,簡單分析一下金剛石圓盤組鋸系統和新型金剛石框架鋸鋸切的關鍵技術。
1.1 窄幅面花崗石鋸切方案——金剛石圓盤組鋸機系統
1.1.1 掛裝薄型組合金剛石圓鋸片的金剛石圓盤鋸機
當前,依靠橫梁實現水平進給、自適應豎直進給的龍門式、橋式金剛石圓盤組鋸機的性能越來越穩定、鋸切板材的工藝技術逐步完善,鋸切質量、成本等獲得普遍認可。為薄型、超薄型金剛石圓鋸片的推廣、普及奠定了基礎。
1.1.2 薄型、超薄型、低噪聲金剛石圓鋸片基體
經過多年的發展,金剛石圓鋸片在材料選配、結構設計、生產工藝等技術方面取得了長足進步,伴隨著花崗石鋸切的一次次飛躍。金剛石超薄圓鋸片生產與應用技術日趨成熟,新一代的金剛石圓盤鋸機已經迎來低噪聲、金剛石超薄圓鋸片組合鋸機時代。
1.1.3 高性能金剛石鋸齒、薄型鋸齒技術獲得突破
新型金剛石鋸齒以國產優質金剛石單晶、粉末冶金金屬粉體、稀土金屬、納米粉體為原料,利用先進設備,突破傳統觀念,采用新技術、新工藝,產業化生產國內領先水平的新型金剛石鋸齒。鋸齒具有薄型、高耐磨、高壽命等優點,僅使用清水冷卻,取代了傳統危害環境的冷卻劑 。
1.1.4 應用金剛石超薄圓鋸片組合的鋸機系統在水頭、萊州獲得大面積推廣應用,取得了很好的效益。
1.2 寬幅面花崗石板材鋸切方案——新型金剛石框架鋸機系統
1.2.1 具有創新機構的鋸機試制實驗獲得突破
1.2.1.1 應用模塊化設計技術開發了新型金剛石框架鋸機系統,在系統研究金剛石框架鋸鋸切花崗石的工藝特點,針對高速往復、交變重載荷下的工況條件,創新設計了一種新型運動導向機構,合理分配鋸條、鋸齒的鋸切荷載,實現了鋸條鋸齒有序的鋸切運動機制,保證了鋸切工具的性能與使用壽命,如圖1、圖2所示。
1.2.1.2 實驗研究了系統并分析金剛石框架鋸鋸切花崗石的運動系統特性,在系統分析鋸機靜動態性能的基礎上,兼顧鋸機性能、鋸切效率、工具性能與使用壽命等,優化設計鋸機各功能模塊的結構及其尺寸。
1.2.2 高性能鋸條試驗選型、實驗定型成功
1.2.2.1 根據金剛石鋸條基體超薄、大跨度、長厚比大、預張緊力大、以及承受鋸切載荷大且非對稱的結構、工藝特點,實驗篩選抗拉強度高、屈服強度高的鋸條材料,滿足了花崗石高效鋸切的要求;
1.2.2.2 系統分析金剛石鋸條預張緊及非對稱鋸切載荷特征,實驗優化金剛石鋸條基體橫截面結構尺寸參數,獲得理想的長、寬、厚結構尺寸,厚度規格在3.0mm?3.5mm,實現花崗石、大理石鋸切的普適性,避免鋸切不同石質時更換鋸條的麻煩。
1.2.3 新型框架鋸用高性能金剛石鋸齒制備技術獲得成功
1.2.3.1 艱難困苦,玉如自成。經過多年的研發與實驗,山東日能超硬材料有限公司研制成功并實現量產了新型框架鋸用高性能金剛石鋸齒,如圖3、圖4所示。
1.2.3.2 通過實驗研究,按照花崗石可加工性能的差異性,通過實驗建立了針對不同質地性能花崗石鋸切對應等級的金剛石鋸齒及其相應的鋸齒排列方式,保證了鋸切任何花崗石的鋸切運動平穩性、鋸齒壽命、鋸切效率、鋸切質量及經濟性,如圖4所示。如鋸切承德綠(荒料規格2.4m×2m×1.8m,肖氏硬度90HS,壓縮強度111.6MPa),給進速度50mm/h以上,鋸切成本小于30元/m2,具有很好的經濟效益。
1.2.3.3 寬幅面花崗石高效綠色鋸切工藝在多品種花崗石實驗成功
研究匹配典型花崗石鋸切加工的高效、綠色工藝技術,即對于不同性質的花崗石鋸切,進給速度、切削速度、預張緊力等鋸切參數的合理選擇,實現金剛石框架鋸鋸切花崗石高效(鋸切表面質量好,后續研磨工作量小)、綠色(冷卻水循環使用、噪音小、無粉塵)、資源節約(鋸縫小、成材率高,能耗低)的加工性能,為構建應用金剛石框架鋸機高效、綠色鋸切花崗石工藝數據庫奠定了基礎。
1.2.3.4 新型金剛石框架鋸機高效、綠色鋸切花崗石的鋸齒磨破損機制,花崗石去除機制研究正逐步展開
根據新型金剛石框架鋸的結構、運動特點,通過實驗研究花崗石的鋸切去除機制,金剛石結塊的磨損機制及其影響因素,根據胎體材料與花崗石的材料適配原則,進一步優化金剛石鋸齒結塊的制備技術,為新型金剛石框架鋸機系統的發展做好了技術儲備。
2 花崗石高效、綠色鋸切技術與裝備的發展
隨著上述技術與裝備的日趨成熟和推廣普及,花崗石常規工程板的鋸切即將迎來“兩分天下”的態勢:窄幅面板材鋸切以掛裝金剛石超薄圓鋸片組合的鋸機系統為主;寬幅面板材鋸切以新型金剛石框架鋸機系統為主。
基于完善花崗石鋸切系統的工藝技術、鋸機技術、工具技術的配套發展,石材行業將真正從根本上解決困擾行業的“資源、環境”問題,實現綠色發展:
2.1 鋸縫減小,一鋸到底:成材率提高,解決了資源問題;
2.2 鋸縫減小,高效鋸齒:提高鋸切效率,實現了能源節約;
2.3 鋸縫減小,不用冷卻劑:減少鋸泥、污水量,鋸泥成份單一,便于集中系統處理;
2.4 鋸縫減小,不用冷卻劑——鋸泥成分單一,便于處理、便于利用!
2.5 設置了自適應控制功能的進給系統,保證了高性能工具的使用壽命和鋸切的穩定性,降低了噪音;
2.6 穩定高校的鋸切工藝技術,保證了鋸切板材的表面質量,便于后續加工。
經過花崗石高效綠色生產技術協同創新聯盟單位(山東大學山東石材工程技術研究中心、山東日能超硬材料有限公司、上海閩盛機械設備制造有限公司、日照海恩鋸業有限公司、山東國博石業有限公司)的共同努力,相關技術、工藝裝備均具備了大面積推廣的條件,可以為行業提供花崗石整體理想的鋸切方案。
隨著這些技術的普及推廣,花崗石加工將迎來“革命”式的發展,中國石材行業將為世界石材業做出卓越貢獻!
來源:石材雜志