BR0316922B1 - " serra de quadro para corte de granito ". - Google Patents

Description

"SERRA DE QUADRO PARA CORTE DE GRANITO" REFERÊNCIA A PEDIDOS CORRESPONDENTES

Este pedido reivindica prioridade do depósito de pedido de patente americano ÜS n° de série 60/432.222 depositado em 10 de dezembro de 2002 FUNDAMENTOS DA INVENçãO

Esta invenção se refere a um instrumento e a um método para cortar lajes de granito.

CAMPO DA INVENçãO

Serras de quadro do tipo de oscilação têm sido usadas geralmente para cortar grandes blocos de granito em lajes. Estas serras de quadro empregam até 250 lâminas de aço montadas sob a tensão (por exemplo, kN 80) em um quadro. O quadro oscila tipicamente em torno de dois pontos de pivô. A fim de cortar o granito, as lâminas de aço trabalham junto com uma lama que contêm pó de aço e cal dispersados na água. As velocidades de corte de alguns cm/hora tornam esta técnica lenta. Por exemplo, o corte de um bloco de granito de 2 m de altura em uma média de avanço de 3 cm/h toma quase três dias. Ambos o processo de pó de aço e as exigências de tempo para cortar o granito são razões para consumo de grandes quantidades de lama de pó de aço/água/cal, ambientalmente perigosa. As lâminas de aço têm também uma vida útil de 2 a 3 blocos na média, o que contribui para os custos envolvidos no corte de granito. A patente ÜS 4.474.154 descreve uma máquina de serrar com um quadro na forma de prisma reto triangular montado para girar em torno de uma linha central horizontal com duas lâminas de serra. Neste processo de corte da técnica anterior (ilustrado também na figura 11), as lâminas de aço são polvilhadas com água e grãos abrasivos, por exemplo, areia, pó de aço, carbureto de silicone, etc.. 0 pó de aço varia tipicamente em escalas de dimensões de 0,1 mm a 8 mm, com formas desde quase esféricas até a partículas altamente anguladas (veja http:// www.wheelabrator.com/wha/weben.nsf/QfferProductsSummary/$Fi rst?opendocument). Os pós de aço típicos usados para serras de quadro de granito estão na ordem de 1 mm a 2 mm e são angulares.

Os titulares, na publicação internacional WO 0078517 intitulada "Método e Instrumentos para Corte de Granito," cuja descrição é expressamente incorporada aqui como referência, divulga o uso de uma serra horizontal de quadro de corte de granito cujas lâminas adjacentes e distanciadas incluem segmentos contendo diamante montados na borda de corte. A fim de substituir o método convencional de cortar granito usando uma serra de quadro do tipo oscilante empregando segmentos contendo diamante, duas exigências principais devem ser satisfeitas. Prímeiramente, o custo de operação deve ser similar àquele do processo convencional.

Em segundo, as lajes de granito devem ser cortadas com variações mínimas em sua espessura. Entre outros fatores, o custo operacional é grandemente influenciado pela vida útil dos segmentos. Com respeito à uniformidade/variações na espessura da laje, são desejáveis variações de espessura de menos do que 10% da espessura nominal da laje.

Os depositantes descobriram surpreendentemente uma combinação de composição do diamante e de projeto do segmento contendo abrasivo que ajuda a alcançar as exigências acima mencionadas, para um desempenho melhorado dos segmentos contendo diamante nas lâminas, uniformidade melhorada de desgaste do segmento ao longo do comprimento de uma determinada lâmina, e melhoria do produto acabado em lajes de granito.

BREVE SUMÁRIO DA INVENçãO A invenção se refere a um dispositivo de serra para cortar granito, rocha, mármore, tijolos, e materiais compostos destes, o dispositivo é equipado com uma pluralidade de lâminas geralmente paralelas, espaçadas para corte de granito, com cada uma das lâminas tendo uma pluralidade de segmentos de corte montados nela, com cada um dos segmentos de corte sendo espaçados um do outro por uma distância de centro a centro, onde cada um dos segmentos de corte compreende uma fase contínua impregnada com um material super-abrasivo selecionado dentre os seguintes: diamante natural, diamante sintético, nitrido cúbico de boro, e combinações destes; e onde há uma variação de afastamento de pelo menos 10% entre uma distância máxima de centro a centro e uma distância mínima de centro a centro dos segmentos de corte. A invenção se refere a um dispositivo de serra para cortar granito, pedra, mármore, tijolos, e materiais compostos destes, o dispositivo equipado com uma pluralidade de lâminas geralmente paralelas, espaçadas com cada uma das lâminas tendo uma pluralidade de segmentos de corte montados nesta, com cada um dos segmentos de corte compreendendo uma fase contínua impregnada com um material super-abrasivo selecionado de uma do diamante natural, do diamante sintético, do nitrido cúbico de boro, e de combinações destes, e onde a propriedade de resistência ao desgaste ao menos de um dos segmentos é otimizada para desgastar uniformemente os segmentos ao longo de cada lâmina durante o corte, e onde a variável otimizada é ao menos um de: a) afastamento centro a centro ao longo do comprimento da lâmina; b) concentração do material super- abrasivo em cada segmento; c) classe dos materiais super- abrasívos em cada segmento conforme medido pela resistência à fratura por compressão; d) composição dos materiais super-abrasivos em cada de segmento; e) tamanho do material super-abrasivo em cada segmento; f) tipo de material de ligação do segmento; g) classe do material de ligação do segmento; e h) dimensões do segmento. A invenção se refere adicionalmente a um dispositivo de serra para cortar granito, pedra, mármore, tijolos, e materiais compostos destes, o dispositivo sendo equipado com uma pluralidade de lâminas geralmente paralelas, espaçadas, com cada uma das lâminas tendo uma pluralidade de segmentos de corte montados nesta, com cada um dos segmentos de corte compreendendo uma fase contínua impregnada com um material super-abrasivo selecionado de um dentre: diamante natural, diamante sintético, nitrido cúbico de boro, e combinações destes, e onde o material abrasivo compreende dois ou mais componentes com características diferindo em tamanho e em classe. Estas características são descritas no corpo deste original.

BREVE DESCRIçãO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma vista secional da serra horizontal de quadro da presente invenção, cortando através de um bloco de granito; A Figura 2 é uma vista secional recortada da lâmina de serra e dos segmentos de diamante com afastamento desigual; A Figura 3 traça graficamente o afastamento de segmento ao longo da lâmina versus a posição na lâmina para um primeiro teste de distribuição de afastamento de segmento; A Figura 4 traça graficamente o afastamento de segmento ao longo da lâmina versus a posição na lâmina para um segundo teste de distribuição de afastamento de segmento; A Figura 5 traça graficamente a altura de segmento versus a posição na lâmina para o primeiro teste de distribuição de afastamento de segmento; A Figura 6 traça graficamente a altura de segmento versus a posição na lâmina para o segundo teste de distribuição de afastamento de segmento; A Figura 7 traça graficamente a diferença de classe de diamante no segmento contra a diferença de tamanho de diamante para determinar o desempenho de desgaste (m2/mm); A Figura 8 traça graficamente a diferença de classe de diamante no segmento contra a diferença de tamanho de diamante para determinar a variação de espessura da laje de granito (mm); A Figura 9 é um gráfico que ilustra uma concretização da invenção, para cristais de diamante que satisfaz tanto o desempenho de desgaste quanto os critérios de variação de espessura de laje.

DESCRIçãO DETALHADA DA INVENçãO A invenção se refere a uma serra horizontal de quadro com lâminas de metal segmentadas de diamante para o corte de granito sem a exigência de lamas de pó de aço da técnica anterior. Uma descrição detalhada do uso de uma serra horizontal de quadro de corte de granito que emprega bordas de corte com segmentos contendo diamante é divulgada no pedido de patente internacional publicado WO 0078517, da requerente, intitulado "Método e Instrumento para Corte de Granito." Os pretendentes descobriram surpreendentemente um número de variáveis de segmento de diamante, que não eram conhecidas da técnica anterior, que afetam extremamente a vida útil de lâminas de serra, bem como a qualidade da laje de granito acabada. Em uma concretização da invenção e como ilustrada nas figuras 1 e 2, a serra horizontal (10) de quadro é equipada com um conjunto de lâmina (16) que tem uma pluralidade de lâminas geralmente paralelas, espaçadas (88) para corte de granito (12), onde cada uma das lâminas (88) tem uma borda de corte com segmentos de corte de diamante (90 a 104) montados nela para acoplar o granito com um movimento oscilatório para corte de granito.

As lâminas (88) podem ser feitas de uma ampla variedade de aços, incluindo as ligas de aço de alto desempenho conhecidas na técnica. As lâminas típicas podem ser feitas de aço C70 laminado a quente. Um exemplo de uma liga de alto desempenho pode ser um aço com 0,7 a 2,3% de carbono, 0,08 a 2,0% de alumínio, 0,7 a 6,5% de vanádio, Um outro exemplo é uma liga de aço com 0,32% de carbono, 0,35% de silicone, 0,70% de manganês, 1,00% de cromo, 2,00% de molibdênio, 0,6% de níquel, 0,15% de vanádio e 0,05% de tungstênio, sendo o restante ferro. Um terceiro exemplo é uma liga de aço contendo 7 a 20% de tungstênio, molibdênio, vanádio e nióbio.

Em uma concretização, cada lâmina (88) tem uma altura variando entre aproximadamente 50 a 500 mm. As lâminas podem ser de várias formas conhecidas na técnica, retangulares na maioria das concretizações, duplo côncavas (ampulheta), convexas / retas, côncavas / retas, duplo convexas, convexas / côncavas, e combinações destas.

Como divulgado no pedido PCT WO 0078517, os requerentes descobriram que o uso de segmentos compreendendo diamantes em lâminas de serra permite que o granito seja cortado sem a necessidade de lama de pó de aço. Deve-se notar que na presente invenção, o "diamante" como usado aqui se refere a materiais super-abrasivos tais como diamante natural, diamante sintético, ou nitrido cúbico de boro.

Em uma concretização, os segmentos de corte (90 a 104) são fabricados de um material duro de fase continuo que é impregnado com materiais super-abrasivos, isto é, diamante natural, diamante sintético, ou nitrido cúbico de boro. Em uma outra concretização, o material continuo de fase compreende um carbureto de metal, uma liga refratária de metal, uma cerâmica, cobre, uma liga baseada em cobre, níquel, uma liga baseada em níquel, cobalto, uma liga baseado em cobalto, latão, tungstênio, titânio, uma liga baseada em titânio, ferro, uma liga baseada em ferro, prata, ou uma liga baseada em prata, ou combinações destes materiais.

Em uma outra concretização, os materiais super- abrasivos são partículas de diamante natural ou sintético, ou uma combinação destas, variando no tamanho de 20 mesh a 400 mesh. Em uma outra concretização, contudo, o tamanho de partículas super-abrasivas está entre 25/30 mesh a70/80 mesh. A quantidade de diamante nos segmentos varia de 10 a 50 con. A unidade "con." é a abreviação para concentração, mas é definida na técnica como 4 vezes o volume %. Por exemplo, uma ferramenta com 100 con tem 0,25 cm3 de diamante por cm3, ou 25 % vol. de diamante.

Em uma concretização, o diamante nos segmentos tem um índice de dureza ("TI") variando aproximadamente entre 26 e 88. 0 índice da dureza é medido por um teste de friabilidade padrão conhecido na técnica. 0 teste de friabilidade envolve a moagem por esfera de uma quantidade do produto sob circunstâncias controladas e o peneiramento do material moído para medir a avaria do dito produto. 0 índice relatado "dureza" ("TI") se refere à fração de peso do diamante maior do que um tamanho de ponto inicial.

Em uma concretização, os segmentos contêm partículas de diamante revestidas com uma camada de um material de composição, MCxNy, onde M é um metal, C é carbono tendo um primeiro coeficiente estequiométrico x, N é nitrogênio tendo um segundo coeficiente estequiométrico, eO^x, e y ^ 2 onde M é um ou mais de um metal de transição, de um metal do Grupo IIIA, ou de um metal do Grupo IVA. Tais revestimentos de metal são conhecidos para aumentar a força com que o material super-abrasivo se liga ao material de fase contínuo.

Em uma concretização, o material de fase contínuo nos segmentos pode ser impregnado com uma combinação de vários tipos de materiais abrasivos, isto é, materiais abrasivos secundários tais como cerâmica, por exemplo, óxido de alumínio. 0 material de fase contínuo e os super- abrasivos, isto é, diamantes ou CBN, podem ser agregados na forma final do segmento por processos conhecidos que interligam o material de fase contínuo e as partículas de super-abrasivos/abrasivos, como sinterização, compressão isostática quente, fusão a laser, ou fusão de feixe de íon.

Em uma concretização, os segmentos de corte de diamante nas lâminas de serra variam no tamanho de aproximadamente 5 a 100 mm no comprimento por 5 a 30 mm na altura por 4 a 8 mm na espessura.

Em uma concretização da invenção, o segmento de diamante é mais grosso do que a espessura da lâmina. Em uma outra concretização, contudo, a lâmina de serra inclui uma pluralidade de rebaixos configurados para receber ao menos uma parcela dos segmentos.

Em uma concretização, os segmentos de diamante são espaçados (centro a centro) de aproximadamente 80 mm a 150 mm uns dos outros. Em uma outra concretização, o afastamento centro a centro é de aproximadamente 100 a 140 mm. Em uma outra concretização, contudo, o afastamento centro a centro é aproximadamente de 120 a 130 mm.

Os segmentos podem ter qualquer forma conveniente incluindo, por exemplo, as formas retangular, afilada, sanduíche, dentada, em forma de L, semicircular, e similares. Os segmentos podem ser formados por técnicas conhecidas na técnica, como sinterização, moldagem, forjamento ou usinagem.

Os segmentos são unidos à borda da lâmina por meios conhecidos na técnica, incluindo caldeamento, solda, solda a laser, adesão, fixação mecânica, e similar.

Implícita na descrição do pedido de patente PCT n° WO 0078517 está a suposição de que todos os segmentos ao longo do comprimento de uma dada lâmina desgastam na mesma taxa e que os segmentos estão igualmente espaçados entre si ao longo do comprimento da lâmina de serra, por exemplo, centro a centro de aproximadamente 20 mm a centro a centro de aproximadamente 400 mm, dependendo do comprimento de curso particular da operação reciprocante de serra. Também está implícito no pedido que os segmentos são de mesmo material, isto é, têm as mesmas propriedades. Entretanto, os pretendentes descobriram que segmentos de diamante se desgastam em taxas diferentes. Desde que a vida útil de uma lâmina expira assim que o primeiro segmento é inteiramente consumido, o afastamento uniforme e a propriedade uniforme dos segmentos de diamante na técnica anterior conduzem à vida relativamente curta e operações mais caras de serras de quadro. É desejável ter segmentos de diamante em uma lâmina de serra com um desgaste de serra de quadro em uma taxa tão uniforme quanto possível. Os pretendentes descobriram métodos aperfeiçoados que minimizam as variações na taxa de desgaste do segmento ao longo do comprimento da lâmina e prolongam a vida útil de lâminas de serras de quadro horizontais que empregam segmentos de diamante.

Geralmente, a vida do segmento pode ser expressa como o desempenho médio de desgaste daqueles segmentos ligados ao corte de granito. Este desempenho de desgaste é determinado dividindo a área de granito cortada pela redução de altura dos segmentos, e é dado tipicamente na unidade de m2/mm.

Variando o Afastamento dos Segmentos de Diamante.

Os pretendentes descobriram que a posição do bloco de granito relativamente à uma determinada lâmina e a cinemática de uma serra de quadro conduzem a interações segmento-bloco que variam com posição ao longo do comprimento da lâmina. Por exemplo, segmentos próximos do ponto médio de comprimento da lâmina permanecem em contato com o bloco por uma parte maior do trajeto de oscilação relativamente àqueles próximos de quaisquer dos pontos de extremidade. Mais ainda, aqueles segmentos próximos da extremidade das lâminas experimentarão forças de impacto significativamente mais elevadas ao acoplar o bloco do que aqueles que estão no meio do comprimento da lâmina.

Uma solução surpreendentemente simples que ajuda a melhor e prolongar a vida útil da lâmina de serra, ou particularmente a vida útil do segmento de diamante nas lâminas de serra, é a otimização de afastamento dos segmentos de diamante ao longo da lâmina de serra. Na serra de quadro horizontal da invenção, os segmentos de diamante são distribuídos ao longo do comprimento da lâmina com afastamento não uniforme. Nas posições ao longo do comprimento que tem uma propensão a taxas mais elevadas de desgaste, é montado um número maior de segmentos por unidade de comprimento. Inversamente, nas posições ao longo do comprimento da lâmina que tem uma propensão a taxas de desgaste menores, é montado um número menor de segmentos por unidade de comprimento.

Como usado aqui, "afastamento não uniforme" significa que há uma variação ao menos de 1 mm na distância mínima XI de afastamento centro a centro (entre dois segmentos de diamante adjacentes em uma lâmina de serra) à distância máxima X2 de afastamento centro a centro entre dois segmentos de diamante adjacentes na mesma lâmina de serra, isto é, XI é 1 mm menor do que X2.

Como usado aqui, segmentos de centro ou próximos de centro se referem aos segmentos que estão no centro ou ficam situados a uma distância do centro da lâmina de serra dentro de 25% do comprimento da lâmina de serra.

Usado também aqui, segmentos de extremidade ou próximos da extremidade se referem aos segmentos que ficam situados na extremidade da lâmina de serra ou a uma distância da extremidade dentro de 25% ou 1/4 do comprimento da lâmina de serra.

Em uma concretização da invenção, o afastamento "X" centro a centro dos segmentos na seção do centro ou próxima do centro da lâmina de serra é ao menos 1 mm menor do que o afastamento centro a centro dos segmentos nas duas seções de extremidade ou próximas da extremidade da lâmina de serra. Em uma segunda concretização, o afastamento X centro a centro dos segmentos na seção do centro ou próxima do centro é ao menos 2 mm menor do que o afastamento centro a centro dos segmentos nas duas seções de extremidade ou próximas da extremidade da lâmina de serra. Em uma terceira concretização, o afastamento X centro a centro dos segmentos na seção do centro ou próxima do centro é ao menos 3 mm menor do que o afastamento centro a centro dos segmentos nas duas seções de extremidade ou próxima da extremidade da lâmina de serra. Em uma quarta concretização, o afastamento X centro a centro dos segmentos na seção do centro ou próxima do centro é ao menos 5 mm menor do que o afastamento centro a centro dos segmentos nas duas seções de extremidade ou próxima da extremidade da lâmina de serra.

Em uma outra concretização da invenção, contudo, o afastamento "X" centro a centro entre os segmentos varia gradualmente da seção central da lâmina de serra para as seções de extremidade da lâmina de serra, por exemplo, os segmentos de diamante situados dentro de um comprimento de 25% do centro da lâmina de serra têm uma variação de afastamento de ao menos 1 mm; os segmentos de diamante situados na distância do centro de 25 a 30% do comprimento da lâmina de serra têm uma variação do afastamento de ao menos 2 mm; os segmentos de diamante situados na distância do centro de 30% a 35% da lâmina de serra têm uma variação do afastamento de ao menos 3 mm; e os segmentos situados na distância do centro de 35 a 50% da lâmina têm uma variação do afastamento de ao menos 5 mm.

Em uma concretização da invenção, o afastamento "X” centro a centro dos segmentos na seção do centro ou próxima do centro da lâmina de serra é mantido em pelo menos 50% do afastamento centro a centro dos segmentos nas duas seções de extremidade ou próximas da extremidade da lâmina de serra. Em uma outra concretização da invenção, contudo, o afastamento "X" centro a centro entre os segmentos varia gradualmente da seção central da lâmina de serra para as seções de extremidade da lâmina de serra, por exemplo, os segmentos de diamante situados dentro do comprimento de 25% do centro da lâmina de serra têm uma distância de afastamento "X"; os segmentos de diamante situados na distância do centro de 25% a 30% do comprimento da lâmina de serra têm uma distância de afastamento de ”125% X"; os segmentos de diamante situados na distância do centro de 30% a 35% da lâmina de serra têm uma distância de afastamento de "150% X"; e os segmentos situados na distância do centro de 35% a 50% da lâmina têm uma distância de afastamento de "200% X".

Variando as Propriedades de Resistência ao Desgaste dos Segmentos de Diamante. Conjuntamente com a variação de afastamento dos segmentos de diamante, ou como uma abordagem diferente para prolongar a vida útil de lâminas de serra, segmentos de diamante com propriedades variadas são distribuídos ao longo do comprimento da lâmina . (com afastamento uniforme ou não uniforme). Nas posições ao longo do comprimento que tem uma propensão a taxas mais elevadas de desgaste, são montados segmentos com resistência mais elevada ao desgaste. Inversamente, nas posições ao longo do comprimento da lâmina tendo uma propensão a uma taxa de desgaste mais baixa, são montados segmentos com resistência mais baixa ao desgaste.

Como usado aqui, "propriedade variável de resistência ao desgaste" significa que há uma variação de ao menos de 10% em uma variável contribuindo para a resistência ao desgaste de segmentos de diamante em uma lâmina de serra, entre um segmento de diamante e um outro segmento de diamante na mesma lâmina de serra. Enquanto a resistência ao desgaste de um segmento de diamante depende de diversas variáveis como se segue, ao menos uma das variáveis pode ser variada de um segmento para outros (de todos os segmentos em uma lâmina de serra) para uma taxa de desgaste mais uniforme.

Concentração de Diamante: Em geral, a resistência ao desgaste aumenta com concentração crescente de diamante na ligação. Em uma concretização da invenção, os segmentos localizados próximos ao ou no centro da lâmina de serra têm ao menos 1 vol. % mais cristais de diamante do que os segmentos localizados perto da ou nas extremidades da lâmina de serra. Em uma outra concretização, os segmentos do centro ou próximos do centro compreendem ao menos 2 vol. % mais cristais de diamante do que os segmentos da extremidade ou próximos da extremidade.

Tamanho de Diamante: Em geral, a resistência ao desgaste aumenta com a diminuição do tamanho de partícula do diamante. Para uma dada concentração de diamante, o número de partículas de diamante por unidade de volume aumenta enquanto o tamanho de partícula diminui. Isto resulta em uma redução de carga nas partículas individuais durante uma operação de corte. A redução de carga resulta em uma vida ativa de cristal mais longa, fornecendo assim ao segmento uma resistência ao desgaste aumentada.

Em uma concretização da invenção, os segmentos localizados perto ou nas zonas que experimentam taxas de desgaste relativamente altas contêm diamante cujo tamanho de partícula médio é ao menos 10% menor do que aqueles segmentos situados nas ou perto das zonas que experimentam taxas de desgaste relativamente mais baixas.

Em uma concretização da invenção, os segmentos localizados perto ou no centro da lâmina de serra contêm diamante cujo tamanho de partícula médio é ao menos 15% menor do que aqueles segmentos situados nas extremidades ou perto das extremidades da lâmina de serra.

Em uma outra concretização da invenção, contudo, os segmentos localizados perto do centro ou no centro da lâmina de serra contêm diamante cujo tamanho de partícula médio é ao menos 20% menor do que aqueles segmentos situados nas extremidades ou perto das extremidades- da lâmina de serra.

Classe do Diamante: Em geral, a resistência ao desgaste aumenta com classe crescente do diamante, como medido pela resistência à fratura por compressão "CFS", por exemplo. A resistência à fratura por compressão (CFS) é determinada medindo e gravando a força requerida para fraturar um cristal entre dois rolos de carbeto de tungstênio. Como usado aqui, os valores de CFS se referem ao CFS médio de uma amostra de ao menos 600 cristais. A força e a forma do cristal caracterizam tipicamente a classe de um diamante. Uma mistura de tamanho e de classe pode ser usada para influenciar o tipo de diamante e seu CFS: Em uma concretização, a lâmina de serra pode ter alguns segmentos com misturas de diamante que variam de 80% de grosseiros (e 20% não grosseiros) a 20% de grosseiros (e 80% não grosseiros) e meio a meio.

Em uma concretização da invenção, os segmentos localizados perto das zonas ou nas zonas que experimentam taxas relativamente altas de desgaste contêm diamante cujo CFS médio é ao menos 10% mais elevado do que aqueles segmentos situados nas zonas ou perto das zonas que experimentam taxas de desgaste relativamente mais baixas.

Em uma outra concretização da invenção, os segmentos localizados perto do centro ou no centro da lâmina de serra contêm diamante cujo CFS médio é ao menos 15% mais elevado do que aqueles segmentos situados nas extremidades ou perto das extremidades da lâmina de serra.

Comprimento de Segmento. Em geral, a resistência ao desgaste aumenta com o comprimento de segmento crescente, onde o comprimento é definido como a dimensão do segmento paralela ao comprimento da lâmina quando unida como na figura 2. Em uma concretização, os segmentos localizados perto do centro ou no centro da lâmina de serra têm comprimentos de segmento ao menos 10% mais longos do que segmentos localizados perto das extremidades ou nas extremidades da lâmina de serra.

Resistência ao Desgaste de Ligação: Em geral, a resistência ao desgaste aumenta com resistência ao desgaste crescente dos materiais que constituem a ligação, isto é, o material de fase continuo que compreende um carbeto de metal, uma liga refratária de metal, e similar.

Em uma concretização da invenção, há uma diferença na composição dos materiais que constituem a ligação dos segmentos localizados perto do centro ou no centro da lâmina de serra e dos segmentos localizados perto das extremidades ou nas extremidades da lâmina de serra, diferença esta de ao menos 10% na propriedade de resistência ao desgaste dos materiais que constituem a ligação dos segmentos localizados perto ou no centro da lâmina de serra e dos segmentos localizados perto ou nas extremidades da lâmina de serra.

Presença de Abrasivos Secundários: Em geral, a resistência ao desgaste aumenta com a concentração crescente de abrasivos secundários. Os abrasivos secundários comuns usados em ferramentas de diamante incluem, entre outros, carbeto de tungstênio (WC), carbeto de silicone (SiC), e o óxido de alumínio (A1203).

Em uma concretização da invenção, os segmentos encontrados em ou o próximo-centro da lâmina de serra têm pelo menos 10% em peso ou mais de abrasivos secundários do que os segmentos encontrados em ou a próximo-extremídade da lâmina de serra. Em uma segunda concretização da invenção, os segmentos localizados perto ou no centro da lâmina de serra têm pelo menos mais 15% em peso de abrasivos secundários do que os segmentos localizados perto ou nas extremidades da lâmina de serra.

Mistura de Diamante: Está implícita na publicação do pedido de patente PCT WO0078517 a suposição de que os segmentos contêm diamante de um único tamanho e classe. Os pretendentes descobriram que o desempenho total de uma serra de quadro baseada em diamante para corte de granito pode ser otimizado usando misturas de diamantes que contêm dois ou mais componentes que têm tamanho e classe médios diferentes. Estas misturas compreendem geralmente um componente grosseiro e um fino, em que o componente grosseiro é de uma classe mais elevada do que o componente fino. Adicionalmente, o componente grosseiro compreende entre 20% e 80% em peso do total de diamantes.

Em uma concretização da invenção, é misturado diamante compreendendo um componente grosseiro e um componente fino. Em uma outra concretização, a mistura de diamante compreende 20% a 60% em peso de componentes grosseiros, com um tamanho de partícula médio que é pelo menos 300 gm maior do que o componente fino, e um CFS médio que é ao menos 7 0N maior do que aquele do componente fino.

Em uma outra concretização, contudo, a mistura de diamante compreende 30% a 50% em peso de componentes grosseiros, com um tamanho de partícula médio que é ao menos 200 gm maior do que o do componente fino, e um CFS médio que é ao menos 50N maior do que aquele do componente fino.

Utilizações da serra de quadro da presente invenção. A serra de quadro da presente invenção pode ser usada para corte de grandes blocos de granito em lajes (assim o termo slabbing) convenientemente por períodos de tempo mais longos.

Deve-se ainda notar que a serra de quadro da presente invenção não pode ser usada em corte de outros materiais à exceção do granito, incluindo, mas não limitado a estes, materiais de construção tais como concreto, mármore, arenito, pedra calcária, tijolo queimado ou materiais similares, assim como para corte de blocos de material composto feitos de lascas de pedra ou de mármore unidas por um material ligante. EXEMPLOS. Aqui sâo apresentados exemplos para ilustrar a invenção, os quais não pretendem limitar o escopo da invenção.

Exemplos 1 e 2 Variando o Afastamento dos Segmentos. Para demonstrar o impacto da variação do afastamento de segmento no desempenho do desgaste ao longo do comprimento da lâmina, as experiências conduzidas usando diversas distribuições, duas das quais são detalhadas aqui.

No exemplo 1, os segmentos são montados nas lâminas com uma distribuição quase uniforme de afastamento (como ilustrado nas figuras 3 e 5) . No exemplo 2, os segmentos são espaçados mais proximamente perto do ponto médio da lâmina e mais distantemente perto das extremidades das lâminas (como ilustrado nas figuras 4 e 6).

Em cada ciclo, aproximadamente 50 lâminas dos exemplos 1 e 2 sâo usadas para cortar granito Rosa Beta (classe III) em lajes em uma serra de quadro do tipo oscilante. Os cortes são feitos até uma profundidade mínima de 50 cm. A altura de cada segmento é medida então e uma média foi calculada para cada posição de segmento ao longo de todas as lâminas. Todos os segmentos são de mesma composição, e em cada ciclo, todos os fatores, com exceção do afastamento, são como segue: Segmento: Um número de ciclos é repetido para cada exemplo, com cada ciclo a concentração de segmento varia entre 15 e 30 concentrações de cristais de diamante, o tamanho de diamante varia de 20 a 40 mesh, em uma ligação baseada em cobalto comercialmente disponível pela OMG, Eurotungstene, ou outras indústrias.

Cada ciclo usa segmentos de mesmo tamanho, com dimensões de segmento que variam para cada ciclo e variando de 10 a 15 mm no comprimento, de 4 a 8 mm na largura, e de 10 a 30 mm na altura, e com 20 a 30 segmentos por lâmina. Lâminas: lâminas de liga de aço carbono.

Condições operacionais: taxa de alimentação de 30 mm/h para baixo; e 13 1/min de água distribuída para cada lâmina.

As Figuras 3 e 4 representam distribuições de afastamento de segmento para dois dos ciclos dos exemplos 1 e 2, respectivamente. Os resultados das alturas medidas de segmento são apresentados nas Figuras 5 e 6 para os exemplos 1 e 2, respectivamente.

Observar-se-á que, para as lâminas com afastamento de segmento uniforme (afastamento da Figura 3), a altura média dos segmentos diminui dramaticamente em direção ao centro das lâminas quando comparadas com as extremidades externas das lâminas. Isto mostra um maior desgaste experimentado pelos segmentos em direção ao centro das lâminas .

Quando os segmentos estão concentrados em direção ao centro em comparação com as extremidades da lâmina (afastamento da Figura 4), as alturas médias dos segmentos em direção ao centro das lâminas são significativamente mais elevadas do que as dos segmentos em direção às extremidades das lâminas. Estes resultados mostram que a taxa de desgaste dos segmentos pode ser influenciada meramente pela posição dos segmentos ao longo do comprimento das lâminas.

Exemplo 3 - Misturas de Diamantes. Neste exemplo, os pretendentes conduziram as experiências projetadas (DOE's) para compreender e quantificar os efeitos da variação de propriedades de diamante do segmento nas taxas de desgaste de segmento. Encontra-se surpreendentemente que a melhoria de desempenho no fatiamento (corte) do granito é conseguida misturando tamanhos e classes diferentes de diamante de serra de ligação de metal nos segmentos usados nas lâminas na operação de fatiamento. A melhoria de desempenho conduz a uma vida mais longa de operação/serviço dos segmentos nas lâminas de serra. 0 seguinte esquema é usado para definir DOE's em termos de mistura de diamante de diferentes tamanhos/classes de diamante de serra de ligação de metal: Três conjuntos de ciclos são conduzidos para a experiência 3, com misturas que variam na escala de 20 a 80 de componente 1 para componente 2, ou as combinações intermediárias, por exemplo, 60 a 40 e 80 a 20.

Os ciclos são conduzidos com lâminas de serra de dimensões idênticas e variações na escala de 4 a 6 m de comprimento, 4 mm a 6 mm de espessura, 30 a 60 mm de altura; e tensão de lâmina que varia de 80 a lOOkN para cada ciclo.

Os segmentos são mantidos nas mesmas dimensões em cada ciclo, com variações de dimensões de um ciclo para o seguinte. As dimensões de segmento variam de 10 a 15 mm no comprimento, de 4 a 8 mm na largura, e de 10 a 30 mm na altura, preparados com os fatores acima, e soldados às lâminas de serra de aço.

Os componentes compreendem cristais de diamante de tamanho de 20 a 80mesh e CFS variando de 75 a 300 N. A classe e o tamanho do Componente 2 são variados relativamente à classe e ao tamanho do Componentl. O CFS do componente 2 é sempre mais baixo do que o CFS do componente 1. O componente 2 é sempre mais fino do que o componente 1.

Cada experiência é conduzida com todas variáveis restantes fixas. Nas experiências, 25 conjuntos de quatorze lâminas cada um são preparados de acordo com as especificações de DOE. Os fatores são: (1) Diferença de Classe, significando "CFS médio do Componente 1 - CFS médio do Componente 2"; (2) Diferença de Tamanho, significando "tamanho médio do Componente 1 - tamanho médio do Componente 2"; e (3) % Textura, ou % em peso do Componente 1.

O corte do granito é Rosa Sardo classe III (dimensões de um comprimento de aproximadamente 2,85 m por uma altura de 1,80 m, e uma largura de 2 m). A serra usada é de um tipo de oscilação, grupo de serra de granito operando na escala de 60 a 80 ciclos por minuto com um curso de 500 a 700 mm, para uma velocidade de corte que varia de aproximadamente 1 a 1,5 m/s para os ciclos.

Cada ciclo é iniciado com uma alimentação lenta (1 a 3 cm/h) até que todos os segmentos estejam acoplados inteiramente no bloco (1 a 3 horas). A alimentação é aumentada então até aproximadamente 3 cm/h até que os segmentos exibam desgaste capaz de ser medido. A avaliação é executada medindo o desgaste de segmento de um número representativo de segmentos de cada lâmina.

Na Experiência Projetada, a variável de diferença de CFS é ajustada em dois niveis, entre 50 a 65 N e entre 70 a 90 N. A variável de diferença de tamanho é ajustada em dois níveis, entre 150 a 18 0 pm e entre 220 a 280 pm. A tabela 1 mostra o desempenho médio de desgaste dos segmentos e a variação média de espessura nas lajes terminadas de granito.

Os resultados obtidos acima são analisados usando métodos estatísticos padrão para determinar como cada um dos parâmetros influenciou o desempenho de desgaste e a variação de espessura da laje. As funções de transferência resultantes para desempenho de desgaste e espessura da laje foram também extrapoladas para determinar a composição da mistura que alcança simultaneamente um desempenho de desgaste maior ou igual a 1,5 m2/mm e uma variação de espessura de laje menor ou igual a 1 mm.

Com o % de Textura fixo em 20%, as superfícies de resposta para desempenho de desgaste e variação de espessura da laje são dadas nas Figuras 7 e 8, respectivamente. Em particular, a Figura 7 mostra diversas áreas de desempenho de desgaste, como se segue: Área 124.00 - 5,00 m2/mm Área 143.00 - 4,00 m2/mm Área 162.00 - 3,00 m2/mm Área 181.00 - 2,00 m2/mm Área 200.00 - 1,00 m2/mm. A Figura 8 mostra áreas de variação de espessura da laje como se segue: Área 223.00 - 4,00 mm Área 242.00 - 3,00 mm Área 261.00 - 2,00 mm Área 280.00 - 1,00 mm Nesta concretização, com o % de grosseiros fixo em 20%, a região que satisfaz ambos os critérios de desempenho de desgaste e variação de espessura da laje é determinada graficamente ou analiticamente na Figura 9. A área 32 representa a região ótima para desempenho de desgaste e espessura da laje pela mistura de diamante pela classe e pelo tamanho. O desempenho de desgaste operacional e espessura da laje, entretanto, podem ser realizados pelo operador dentro da região limitada pela interseção das regiões 26 e 28 com as regiões 16 e 18. Apesar de não incluídos explicitamente como um exemplo, resultados similares de desempenho foram obtidos com o componente grosseiro compreendendo porcentagens mais elevadas, por exemplo, 40 % em peso.

Como ilustrado nas concretizações acima, os pretendentes descobriram surpreendentemente que: a) a mistura de tamanhos e classes diferentes de diamante de serra pode ser uma abordagem para conseguir um desempenho mais elevado de desgaste e/ou para reduzir a variação de espessura da laje; e b) usar diamantes de misturas diferentes, um material grosseiro de uma classe mais elevada do que o material fino, é uma outra abordagem para conseguir um desempenho mais elevado de desgaste e/ou uma variação menor de espessura da laje.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma concretização preferida, aquelas pessoas hábeis na técnica compreenderão que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos destes sem se desviar· do espaço da invenção.

Todas as citações referidas aqui são expressamente incorporadas como referência.

Claims (13)

1. Dispositivo para cortar um bloco em lajes, referido dispositivo compreendendo: uma pluralidade de lâminas (88) geralmente paralelas, distanciadas uma da outra, com cada uma das lâminas (88) possuindo um comprimento de lâmina com duas extremidades e um centro, cada uma das lâminas (88) tendo uma pluralidade de segmentos de corte (90-104) montados nela, os segmentos de corte (90-104) sendo espaçados um do outro por uma distância de centro a centro e distribuídos ao longo dos comprimentos de lâmina com afastamento não-uniforme, cada um dos segmentos de corte (90-104) compreendendo uma fase contínua impregnada com um material super-abrasivo, caracterizado pelo fato de que dito material super-abrasivo é selecionado dentre diamante natural, diamante sintético, nitrido cúbico de boro, e combinações destes; e no dito dispositivo há uma variação de afastamento de ao menos 1 mm entre uma distância máxima centro a centro e a uma distância mínima centro a centro dos segmentos de corte ( 90-104), e os ditos segmentos de corte (90-104) são configurados de tal forma que em localizações ao longo dos comprimentos de lâmina onde há uma taxa de desgaste mais alta, um número maior de segmentos por comprimento unitário é montado.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ao menos um dos segmentos de corte (90-104) situados na extremidade ou dentro de uma distância de 10% do comprimento da lâmina a partir de cada extremidade da lâmina tem um afastamento centro a centro que difere por pelo menos 1 mm do afastamento centro a centro de pelo menos um dos segmentos de corte (90-104) encontrados no centro ou dentro de uma distância de 10% do comprimento da lâmina a partir do centro da lâmina.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que ao menos um dos segmentos de corte (90-104) situados na extremidade ou dentro de uma distância de 25% do comprimento da lâmina a partir de cada extremidade da lâmina tem um afastamento centro a centro gue difere por pelo menos 2 mm do afastamento centro a centro de pelo menos um dos segmentos de corte (90-104) encontrados no centro ou dentro de uma distância de 25% do comprimento da lâmina a partir do centro da lâmina de serra.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que ao menos um dos segmentos de corte (90-104) situados na extremidade ou dentro de uma distância de 25% do comprimento da lâmina a partir de cada extremidade da lâmina tem um afastamento centro a centro que difere por pelo menos 5 mm do afastamento centro a centro de pelo menos um dos segmentos de corte encontrados no centro ou dentro de uma distância de 25% do comprimento da lâmina a partir do centro da lâmina de serra.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos segmentos de corte (90-104) tem uma propriedade de resistência ao desgaste que difere ao menos em 10% da propriedade de resistência ao desgaste de pelo menos um dos outros segmentos de corte (90-104) montados na mesma lâmina.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos segmentos de corte (90-104) tem pelo menos uma variável de resistência ao desgaste que é diferente ao menos de um dos outros segmentos de corte (90-104) montados na mesma lâmina, onde pelo menos uma variável de resistência ao desgaste é selecionada do grupo de: concentração de materiais super-abrasivos, classe de materiais super-abrasivos como medida pela propriedade de resistência à fratura por compressão (CFS); ao menos uma dimensão do dito segmento; quantidade de abrasivos secundários no dito segmento; concentração de abrasivos secundários no dito segmento; e tamanho de grão dos ditos materiais super- abrasivos .

7. Dispositivo para cortar um bloco em lajes, referido dispositivo compreendendo: uma pluralidade de lâminas (88) geralmente paralelas, distanciadas entre si, cada uma das lâminas (88) possuindo uma pluralidade de segmentos de corte (90-104) montados nela, os segmentos do corte sendo espaçados um do outro por uma distância centro a centro, cada um dos segmentos de corte (90-104) compreendendo uma fase continua impregnada com um material super-abrasivo selecionado dentre diamante natural, diamante sintético, nitrido cúbico de boro, e combinações destes, onde ao menos um dos segmentos de corte (90-104) tem uma propriedade de resistência ao desgaste que difere pelo menos em 10% da propriedade de resistência ao desgaste de pelo menos um dos outros segmentos de corte (90-104) montados na mesma lâmina, caracterizado pelo fato de que os ditos segmentos de corte (90-104) são distribuídos ao longo dos comprimentos de lâmina com afastamento não-uniforme, e são configurados tal que em localizações ao longo dos comprimentos de lâmina tendo uma proriedade de taxa de desgaste mais alta, um número maior de segmentos por comprimento unitário é montado.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um segmento de corte (90-104) tem ao menos uma variável de propriedade de resistência ao desgaste que é diferente de pelo menos um dos outros segmentos de corte (90-104), dita pelo menos uma variável de resistência ao desgaste sendo selecionada do grupo de: concentração de materiais super-abrasivos; classe de materiais super-abrasivos como medida pela propriedade de resistência à fratura compressiva (CFS) ; pelo menos uma dimensão do dito segmento; quantidade de abrasivos secundários no dito segmento; concentração de abrasivos secundários no dito segmento; e tamanho de grão dos ditos materiais super- abrasivos .

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ao menos dois dos segmentos de corte (90-104) compreendem materiais super-abrasivos com tamanhos e classes diferentes.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os segmentos de corte (90- 104) contêm misturas de ao menos dois componentes: cristais grosseiros de diamante e cristais finos do diamante que têm diferentes propriedades de resistência à fratura por compressão (CFS), e onde os cristais grosseiros de diamante têm um CFS ao menos aproximadamente 70 N maior do que o dos cristais finos de diamante.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a diferença de propriedade de CFS entre os cristais grosseiros de diamante e os cristais finos de diamante está entre aproximadamente 70 N e 100 N.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os cristais grosseiros de diamante são ao menos aproximadamente 300 μιη maiores do que os cristais finos de diamante.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a diferença do tamanho entre os cristais grosseiros de diamante e os cristais finos de diamante está entre aproximadamente 300 e 400 pm.