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建筑切割,混凝土切割技术发展

发布时间:2020-12-31

  由于建筑、拆除与维修及民用建筑工程组成的建筑业被认为是国民经济重要的部分之一。以美国为例,1998年其新的建筑工程金额超过6000亿美元。在以欧洲和日本为例,在过去50年以来,为满足人口不断增长引起的房屋建造与商业建筑两方面的需求,大量改造改建工程和开发项目工程继续增长。

  二、建筑、维修与拆除用金刚石

  这段时期金刚石工具的发展是由于在很多不同应用领域的开发所致。有M.Jennings报道的实例清楚表明,目前金刚石工锯的应用一延伸刀普通的民用建筑工程项目中。为遵守欧洲运输规程,应将运输卡车的允许承载量增大到40吨,因而所有通过英国的道路桥梁需进行相应的检测,以确保增大的载荷能安全通过。在某些情况下桥面和桥墩要大大强化与加固或完全更换。要在较短的工期内以少的交通停顿和较少的预算费用实现上述目的,有效的解决办法是广泛使用金刚石孕镶取心钻头、圆盘锯和绳锯切割。

  三、公路与机场跑边面纹理加工

  为满足对道路严格的表面纹理结构的要求,早期金刚石锯片大量使用20-40美国目的粗颗粒的天然金刚石。

  为提高道路表面加工的效率,曾考虑如何减少操作人员、冷却使用量及路面岩屑与淤泥的清除工作,对原用常规实心锯片进行改进设计,新型设计采用φ300mm的通风钢基体和激光焊接的钴基结合剂刀头,可以不用冷却水,仍能承受高的工作温度。

  更具Noritake金刚石工业有限公司和NipponFoureki工业有限公司计算表明,完全的干式切割系统比类似湿式切割机费用略贵,但整个干式切割成本便宜。成本降低的原因主要是磨切机器操作工人更少,无需运水车和事后的清扫工作。

  随着工业条件下建筑与维修工作的增长,过去10余年来采用金刚石工具进行室内地面纹理加工的需求也相应增长。增长原因不仅在于开发了快速干切工具,停工时间短与损耗少,而且也是很多地面施工有很严格的平整度与粗糙度公差的超标要求所致。在研制出金刚石纹理加工技术之前,地面的加工通常使用湿式刮板或者采用安装有硬质合金甩刀或钉齿之类的翻松路面工具进行。通过实验对比,金刚石工具加工成本远低于传统的工艺。

  金刚石绳锯锯切工艺自从70年代次开发应用于天然石材的开采后,在建筑工业中产生了重大影响,特别是在建筑结构的拆除与修正中作用巨大。绳锯切割工艺应用的增长主要是由于它降低成本。除了能提高切割速度,并留下清晰、光滑、平整的切割表面外,还能相应节省与降低设备动力、劳动力成本,减少过多的切割量、噪音与粉尘污染。

  此外,为了提高工具的整体性能,使用了可选择的钎焊结合剂系列。与常规的烧结串珠相比较,该技术可更好的控制金刚石在串珠上的整体分布及其磨损速率。由于在应用中金刚石凸出高度更大,故趋向于使用高强度金刚石。

  对于混凝土与沥青公路的维修与公用设施安装锯切,多数承包商都愿采用φ350mm到φ1m以上的水冷金刚石圆盘锯片而不采用其它常规锯切工具,锯片多安装在以柴油发动机作为动力的切割机上,要求切割锋利、寿命长、停机少、故障少,并要降低劳动力成本。使用这种工艺的另一有利因素是切割精度高,能量利用更为有效。

  在使用性能方面,由于使用更大功率的切割机,加之在锯片生产中使用耐磨的结合剂与高强金刚石,从而延长了整个工具寿命,并由于减少了停机时间而改善了其经济性能。

  于80年代中期才开始采用φ110-φ400mm直径的孕镶式金刚石刀头干切锯片和连续式锯片,不附加冷却措施而能用于材料的锯切于开槽。这主要是由于将刀头采用激光焊接在锯片基体上,同时对锯片的技术性能进行了完善与改进,使其能安全地使用。自从开发出干切时锯片后,由于它具有一些操作使用上的优势,诸如更高的圆周切割速度与切割效率,同时不降低使用寿命,固干式切割取代了传统的树脂切割偏于冷却式湿切金刚石锯片。更重要的是干式切割工艺使其在冷却水提供困难的地区能更方便地使用,同时因减少事后的清除工作而节约了成本。

  第二类的锯片为“半专用型锯片”(或称通用型锯片),主要由经销商和房建承包商用于不连续长期使用的锯片。通常要求该类锯片对各种不同材料具有恒定的切割效率。该类锯片一般采用40/50美国目的中强金刚石。

  八、混凝土钻孔

  初钻具的开发倾向使用有青铜与钴粉再加入适量用于提高耐磨性的碳化钨烧结的刀头。这种刀头孕镶有20-50美国目的粗颗粒天然金刚石。

  九、建筑工业中的混凝土

  尽管混凝土应用范围非常广泛,倘若不加保护与处理,在工作环境中暴露出的有害元素可能常常导致互凝土外表或内部钢筋迅速锈蚀。

  在日本整个国家很多混凝土铁路桥梁与隧道仅在25-30年后已锈蚀。随之而来,所有这些地区的维修工程将提供很多新的和多种多样的使用金刚石工具的机遇。

  自从进入建筑工业,金刚石工具的应用在很广的范围内继续推广与发展,取代了很多传统的磨料工具与切割技术。正如上述已经描述的那样,其主要的原因是能保证很高的生产效率和工具寿命,同时降低能量消耗和浪费。为使这种趋势继续向前发展,企望金刚石合成、工具加工、粉末冶金和设备制造商能继续促使金刚石工具制造上生产出高品质、高性能的金刚石工具。

  十一、对粗颗粒、高强度、高热稳定性人造金刚石的评价

  为进行薄壁钻头钻进试验,采用三种粗颗粒、高强度和热稳定性好的人造金刚石磨料与通常钻眼工程使用的30/40美国目的高强度金刚石进行了对比试验。

  系列钻进试验采用人工控制的克里斯坦森300建筑钻机完成。

  采用相同的参数钻进燧石钢筋混凝土,标准的700SPC金刚石钻具表明,其刀头严重磨损。并导致刀头基体碎裂与崩落。但是使用粗颗粒、高强度金刚石时,不使用过高的载荷,仍能达到较高的钻进效率与钻具寿命。

  第二组实验是在PelligriniDF2000固定式绳锯锯机上完成的。仍然是用花岗岩石料钢筋混凝土为锯切材料。采用250SPC金刚石做成φ9mm的双层焊接串珠绳锯。

  结论

  为提高金刚石工具的寿命与切割性能,在工具设计、结合剂配方和金刚石技术特性的各方面已经做了大量的开发与研究工作。举例来说,刀头式圆盘锯能在比过去更高的圆周速度下,即能在湿切又能在干切条件下锯切,这方面应归因于使用了风冷钢制锯片基体和激光焊接技术,使其能保持锯片的整体牢固性。在锯切诸如混凝土和沥青之类高磨蚀性材料时,通过使用耐磨结合剂加工刀头,可使锯片的磨蚀降低到限度,其中包括使用钴粉和碳化钨粉末进行高温烧结。

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