Разновидности и правила выбора отрезных алмазных дисков для УШМ

Алмазные отрезные диски, или как их еще называют, алмазные круги, имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными абразивными аналогами. Они имеют значительно большие показатели по ресурсу, точности реза и производительности. Далее мы рассмотрим, как выбрать алмазный диск для болгарки, какие разновидности дисков существуют и в чем их преимущество.

Знакомство с алмазными отрезными дисками

Круги с алмазными режущими кромками для безводной резки впервые были созданы в конструкторских бюро японской компании Sankyo Diamond Tools, структурном подразделении корпорации Hitachi.

Множество технологий использовалось впервые, поэтому круги были недостаточно надежными и быстро выходили из строя. Например, алмазы и режущая часть крепились к стальному основанию при помощи высокотемпературной пайки. В процессе работы, при возникновении большой силы трения, металл нагревался, припой расплавлялся и рабочая часть попросту отваливалась. При водяном охлаждении такие круги работали более-менее сносно, но при сухом трении ресурс их был небольшой.

Дело в том, что алмаз не режет материал, а истирает его в пыль, большие силы трения сопровождаются быстрым нагревом — тепло не успевает отводиться по телу круга, кроме того, несмотря на наличие специальных прорезей, круг деформируется при нагревании. Изменения формы незначительны и не угрожают разрушением, но на прочность соединения оказывают отрицательное влияние.

Инженеры Sankyo Diamond предложили и другие решения — спекание рабочей части и основания под большим давлением. Такое соединение более прочное и выдерживает значительно большие температуры. Таким образом, удалось создать стойкие к нагреву и деформации сегментированные и сплошные диски. Технология используется до сих пор.

Второе решение — сварка лазером на молекулярном уровне. По такой технологии производятся только круги сегментированного вида. По прочности и надежности диски обоих видов практически одинаковы, хотя многие профессионалы считают, что изготовленные методом лазерной сварки лучше.

Принцип работы отрезного алмазного диска

Большинство алмазных дисков используются на угловых шлифовальных машинах с частотой оборотов до 12000 об/мин. Максимальное количество оборотов, которое могут выдержать лучшие круги составляет 13900 об/мин, но инструментов, способных их развить при резке не слишком много.

С обрабатываемой  поверхностью контактирует только сам алмаз — он выступает над поверхностью обода и при вращении истирает материал в мелкую пыль. Многослойная структура режущей кромки обеспечивает постоянную готовность диска к работе — истиравшиеся или вылетевшие из гнезда алмазы заменяются другими, которые находятся в более низком слое обода.

Избыток тепла отводится по корпусу диска, но, все же, он нагревается до достаточно высоких температур, что требует соблюдения определенных правил техники безопасности при сухой резке.

Долговечность круга и эффективность его применения зависят от размеров алмазов. Крупные обеспечивают эффективность работы, но быстро изнашиваются, мелкие режут очень точно, но медленнее, срок их службы на 25 – 30% дольше, чем у инструмента с крупными фракциями кристаллов.

Конструкция отрезных алмазных дисков

Конструктивно алмазный диск представляет собой стальной круг с режущей частью и прорезями по всей площади, которые способствуют отводу тепла и снижают деформационные напряжения. Алмазы вкраплены по всему ободу диска. Они вставляются в обод из сплавов никеля, цинка, кобальта и олова. При линейной скорости движения до 80 м/с и громадных силах трения, крепление должно быть исключительно прочным, что достигается использованием специальных технологий. 

Для обеспечения удержания режущей части при больших нагрузках они могут закрепляться при помощи лазерной сварки, спекания, гальваническим способом или пайкой. Пайка используется только в дисках для резки машинами с водяным охлаждением.

В зависимости от способа закрепления алмаза, определяется назначение диска. Закрепленные гальваническим способом алмазы предназначены для работы с мягкими видами природного камня, обработанные лазерной сваркой и спеканием, особенно сегментные — для всех видов твердых материалов сухим и «мокрым» способом.

Отверстия и прорези расположены строго симметрично, также уравновешена масса алмазов по диаметрально противоположным направлениям. Это исключает вибрации и «биения» диска и обеспечивает равномерность резки. Но использовать круги для сухой резки можно только для выполнения прямолинейного реза — при криволинейной траектории диск может не только потерять алмазы, но и разрушиться. Этот вид инструментов очень чувствительный к боковым нагрузкам.

1. Демпфигующие прорези. 2. Режущий слой. 3. Посадочное отверстие. 4. Стальной диск.

Разновидности алмазных дисков

Алмазные отрезные диски имеют определенные различия по конструкции и технологии изготовления.

Виды алмазных дисков по строению

По строению диски для сухой резки подразделяются на:

• сплошные;
• сегментированные;
• турбо;
• турбосегментированные.

Сплошные алмазные диски. Оснащены сплошной режущей лентой, идущей по окружности, в которую вкраплены искусственные алмазы в несколько рядов. Для резки керамики и других материалов, где точность реза является основным параметром, предпочтительнее круги со сплошной кромкой.

Сегментированные алмазные диски. Сегментированные разделены радиальными прорезями на несколько рабочих участков одинакового размера, они более стойкие к механическим и температурным нагрузкам и применяются чаще, чем сплошные, хотя и стоят несколько дороже. Они более производительны, чем сплошные, но рез после них не такой точный. Лучше всего их применять для грубого реза бетонных конструкций. 

Алмазные диски турбо. Турбодиски отличаются наличием косой (и не только) насечки по боковым сторонам обода. Она несколько увеличивает механическую прочность круга и значительно усиливает интенсивность отвода тепла, что позволяет ускорить резку от 50 до 100%. Как и сегментные диски, «турбо» пригодны для быстрой резки любых минеральных материалов широкого диапазона твердости — от песчаника до бетона и гранита.

Алмазные диски турбосегментированные. Еще более производительны круги, разделенные на сегменты с боковой насечкой «турбо». Они отличаются высокой производительностью и универсальностью.

Различие дисков по расположению алмазов

Искусственные алмазы закреплены в рабочем ободе в определенном порядке. Есть круги с равномерным их распределением, когда в любой из выбранных единиц длины или сегменте находится одинаковое количество кристаллов.

Но есть и круги, в которых алмазы расставлены с определенным периодом (так называемые сэндвичные). Они более производительны, обеспечивая меньшее усилие на инструмент, более эффективное охлаждение и равномерное распределение усилия.

Алмазные диски для сухой и мокрой резки

По способу резки алмазные диски подразделяются на круги для сухой и мокрой резки. Первые обеспечивают точный рез и более «чистые» в работе, но требуют применения устройств по отсосу пыли — при резке образуются очень мелкие частицы твердых материалов, которые раздражают глаза и дыхательные пути. Круги с водяным охлаждением работают при постоянном притоке жидкости, которая связывает и смывает пыль, но не всегда их можно использовать. Это связано с некоторой громоздкостью гидросистемы и образованием потеков.

Круги для сухой резки можно использовать в машинах с водяным охлаждением, но диски для «мокрой» резки без охлаждения использовать нельзя — они перегреваются и быстро разрушаются.

Как подобрать алмазный диск для болгарки

При подборе алмазного диска необходимо обращать внимание на тип материала, для которого предназначен диск, на его размер, посадочный диаметр и скорость вращения диска.

Материал, с которым предстоит работать

Большинство алмазных кругов предназначены для работы с неметаллическими материалами. Чаще всего они применяются для резки бетона, керамики, стекла, кирпича и асфальта. Но существует ряд дисков, созданных для резки металлов различной твердости. При покупке следует помнить, что разные виды алмазных дисков предназначены для работы с различными материалами. Есть диски, предназначенные для работы с бетоном, керамической плиткой, мрамором, гранитом, песчаником, камнем и асфальтом.

Существует определенное правило выбора диска — для мягких материалов выбираются круги с твердой обвязкой алмазов, а для твердых — с мягкой. Это определяется степенью износа искусственных алмазов, находящихся на ободе круга.

При резке твердых материалов они истираются быстрее и следующие выходят на их место из достаточно мягкой режущей полосы. Мягкие же материалы на алмаз влияют мало, он должен находиться на своем месте максимально долго, что и обеспечивает твердое вещество, в которое вкраплен минерал.

Кроме того, для разных кругов используются различные искусственные алмазы.

Промышленным способом производится два вида алмазов:

• Монокристаллические, представляющие собой одну пространственную структуру правильной формы;
• Поликристаллические, состоящие из нескольких прочно связанных между собой монокристаллов меньшего размера.

Первые очень прочные и используются для резки твердых материалов и металлов, вторые могут разрушаться при контакте с ними, поэтому используются на более дешевых инструментах, предназначенных для сравнительно мягких материалов.

Размеры алмазных дисков

От размеров диска зависит максимальная глубина реза и, в некоторых случаях, скорость работы. Основные диаметры — 115, 125, 180 и 230 мм, что соответствует абразивным кругам для УШМ наиболее распространенных марок. В продаже можно встретить и алмазные диски диаметром 150, 300 и более миллиметров. Большие диаметры устанавливаются на мощные режущие машины — бензорезы, отрезные станки стационарного типа и т.д.

Наиболее распространенные посадочные отверстия дисков могут быть — 22,2 мм или 25,4 мм. Покупайте диск только того размера, для которого предназначен ваш инструмент.

Никогда не устанавливайте диск большого размера на болгарку, которая предназначена для работы с диском меньшего размера, предварительно сняв защитный кожух. Это очень опасно, так как при разрушении металлического диска можно нанести смертельный урон своему здоровью. Если же у вас есть такие идеи, то найдите в интернете фото последствия работы с алмазным диском без защитного кожуха и вам навсегда перехочется работать без защиты.

Скорость вращения диска

Также на дисках указывается максимальная скорость вращения и линейная скорость. Если возможности вашего инструмента превышают характеристики диска, то ставить его нельзя — центробежные силы попросту разорвут его.

Проблемы, возникающие в процессе работы и способы решения

1. Как уже упоминалось, алмазные диски предназначены исключительно для прямолинейных резов. Скорость реза и силу подачи необходимо регулировать таким образом, чтобы рабочая зона не перегревалась. При температуре обода выше 700 ⁰С искусственные алмазы графитизируются и утрачивают значительный процент прочности. 
 
Увеличить ресурс диска можно простым способом — периодически извлекать его из реза, не выключая мотора УШМ. Набегающий поток воздуха охлаждает диск и снимает термические напряжения между центральной частью и рабочей зоной.

Еще один способ увеличить срок службы диска — не выполнять за один проход слишком глубокого реза. Лучше последовательно пройти по одной траектории несколько раз. Это незначительно увеличит время работы, но ресурс инструмента станет вдвое больше.

2. Одной из главных проблем, которые встречаются в работе, является быстрое изнашивание рабочей зоны. В первую очередь это связано с неправильным выбором инструмента, слишком большой скоростью подачи (прижима) или с состоянием привода УШМ. Если в нем возникают биения, то срок жизни диска резко сокращается, в некоторых случаях, при особенно больших амплитудах колебаний, он может разрушиться, что очень опасно.

Если изнашивается боковая сторона диска ниже режущей кромки, значит, нарушена вертикальность подачи или возник дефект привода, создающий боковое биение.

3. При быстром затуплении сегментов необходимо заменить диск — он не подходит для данного материала. Если же диск выбран правильно, но все равно наблюдается такая картина — необходимо чаще охлаждать диск. Он перегревается вследствие слишком сильной нагрузки. Такие же причины приводят и к изменению цвета основания диска — появляется синеватый отлив на стальном круге.

4. Если на диске появились трещины — немедленно замените его. Растрескивается диск при несоответствии материалу или слишком интенсивной работе. Часто эти дефекты появляются после заклинивания в резу, или перекосе при работе. Чтобы избежать неприятностей, осматривайте диск перед работой и периодически во время работы, останавливая инструмент.

5. Не допускается работа с алмазным диском, если УШМ или иной инструмент неисправен — возникают боковые и радиальные биения, неравномерное вращения, не контролированное увеличение или снижение скорости вращения. В этом случае инструмент необходимо сдать в ремонт или купить новый.

Чтобы увеличить ресурс алмазного диска, необходимо выполнить ряд простых правил:

• использовать круги большого диаметра, таким образом, снижается нагрузка на кристаллы;
• УШМ или иной инструмент необходимо выбирать как можно мощнее, это обеспечивает стабильность оборотов;
• правильно выбирать диск в соответствии с материалом;
• не превышать допустимых оборотов.

При работе с алмазными дисками обязательно используются перчатки, очки и респираторы.