DE3148065A1

DE3148065A1 - "diamantbesuecktes seil zur schneidenden bearbeitung von steinwerkstoffen"

Info

Publication number: DE3148065A1
Application number: DE19813148065
Authority: DE
Inventors: Sergio 00191 Roma Lippiello
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-05
Filing date: 1981-12-04
Publication date: 1982-07-08
Also published as: IT8050325A0; FR2495535A1; IT1127939B; DE8135389U1; FR2495535B3

Description

Diamantenbestücktes Seil zur schneidenden Bearbeitung von Steinwerkstoffen

Die Erfindung bezieht sich auf ein diamantenbestücktes Seil zur schneidenden Bearbeitung von Steinwerkstoffen,

Bekanntlich werden zum schneidenden Bearbeiten, wie zum Zerteilen und Bearbeiten von Steinwerkstoffen, insbesondere von Marmor, verschiedene Werkzeuge verwendet, die als wesentlichste Komponente ein als Schneidelement dienendes Metallseil aufweisen.

Im Gebiet von Carrara wird gegenwärtig bei der Marmorgewinnung ein elektroplattiertes, mit Diamanten besetztes Stahlseil mit einer Länge von 20 m verwendet, wobei in Sonderfällen zwei oder drei 20 m lange Standardseile zusammengeschweißt werden.

Diese elektroplattierten, mit Diamanten besetzten Stahlseile enthalten vier Elemente, nämlich als erstes Element das Metallseil als solches, welches aus schraubenförmig gedrallten Litzen besteht, wobei jede Litze schraubenförmig aufgedrehte Drähte aus nicht-

rostendem Stahl enthält. Das zweite Element ist eine mit Gewinde versehene Bronzebuchse, die auf dem Seil durch Kröpfen befestigt ist. Nach korrektem Fixieren der Buchse c wird ein mit Diamanten elektroplattiertes und ein Innengewinde aufweisendes hülsenförmiges Stahlelement um den Draht angeordnet. Dieses hülsenförmige Element, welches das eigentliche diamantenbesetzte Werkzeug bildet, wird sodann auf die Bronzebuchse aufgeschraubt.

Eine kleinere Bronzebuchse, welche als Abstandshalter dient, wird sodann neben der mit der Hülse versehenen Buchse angeordnet, woran sich eine weitere, mit einer Diaraantenhülse versehene Buchse anschließt, die wiederum, am Drahtseil befestigt wird. So wird abwechselnd das. Drahtseil über seine Länge mit Bronzebuchsen versehen. Die diamantenbesetzten Hülsen sind mit einer Schicht aus feinkörnigem Diamantgrieß bedeckt, wie De Beers SDA 40/50 mesh oder EDC 45/50 mesh, mit einer Dicke von einem Millimeter.

Ein diamantenbesetztes,elektroplattiertes Stahlseil mit einer Länge von 20 m vermag im Mittel 50 m² Marmor innerhalb eines Zeitraumes von 150 bis 259 Arbeitsstunden zu schneiden und vermag die mit dem Schneiden von Marmorblöcken verbundenen Nettokosten auf weniger als die Hälfte derjenigen Kosten zu senken, die bei der Verwendung von schraubenförmigen Drahtseilen entsteht. Durch Verwendung eines dxamantenbesetztes Stahlseiles lassen sich Einsparungen von nahezu 60 % erreichen. Die Schneidleistung für Carrara-Marmor beläuft sich für schraubenförmiges. Stahlseil auf 1 m²/Std., wohingegen Schneidleistungen von 4 bis 6 m²/Std. bei Verwendung eines elektroplattieren, diamantenbesetzten Stahlseiles erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein diamantenbesetztes Stahlseil zu schaffen, welches sich leicht herstellen läßt und eine hohe Schneidleistung erbringt, wenn

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es zum Gewinnen von Marmorblöcken aus einem Steinbruch und zum Bearbeiten derartiger Blöcke benutzt wird.

Das erfindungsgemäße diamantenbesetzte Stahlseil enthält drei wesentliche Elemente. Das erste Element ist das Stahlseil selbst, welches aus schraubenförmig verdrehten Litzen besteht, wobei jede Litze zwei oder mehr IQ Litzen umfaßt und jede Litze zwei oder mehr Drähte aus nichtrostendem Stahl umfaßt. Derartige Seile sind im Handel erhältlich.

Das zweite Element ist ein Ring, welcher hergestellt ist durch Sintern von Metallpulvern, in welchen der Diamantengrieß verteilt ist, so daß die Diamantenteilchen über die gesinterte Masse verteilt sind.

Das dritte Element ist ein Ring, der hergestellt ist durch Sintern von keine Diamantenteilchen enthaltenden Metallpulvern. Dieser Ring dient als Abstandshalter für die diamantenhaltigen Ringe und verfügt dementsprechend über eine weit geringere Verschleißbeständigkeit als die diamantenhaltigen Ringe.

Die diamantenhaltigen Ringe oder Hülsen und die im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisenden Abstandshalterringe werden nacheinander und nebeneinander auf dem Stahlseil in der zur Fertigstellung eines solchen Seiles erforderlichen Anzahl angeordnet. Das Seil wird anschließend an seinen Enden auf herkömmliche Weise verschweißt.

.Weil die auf dem Stahlseil angeordneten diamantenhaltigen Ringe und Abstandsringe die gleichen Durchmesser aufweisen, besitzt die gebildete Oberfläche keine ausgeprägten Oberflächenunregelmäßigkeiten, wodurch es mit höheren Lineargeschwindigkeiten betrieben werden kann,

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als herkömmliche Seile.

c In manchen Fällen, wenn kein Bedürfnis an hohen linearen Geschwindigkeiten besteht, können die Abstandshalterringe mit einem geringeren Durchmesser versehen sein als die diamantenhaltigen Ringe.

•jQ Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Diamantengrieß mit einer Feinheit von 10/20, 30/40 mesh (2,0/0,84 mm, 595/420 μΐη) verwendet werden kann, was zur Folge hat, daß das diamantenbesetzte Stahlseil nach der Erfindung zum Zerschneiden jeglichen Steinmaterials verwendet werden kann, wie für Marmor, Kalksteine und sehr abriebintensive Materialien, wie den sogenannten ^llPeperino"-Stein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher be-2Q schrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine diamantenbesetztes Seil nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 eine mit Fig. 1 vergleichbare Darstellung

eines diamantenbesetzten Seiles nach der Erfindung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist ein bekanntes diamantenbesetztes Seil für Schneidzwecke ein gelitztes Metallseil 1 auf, auf welches an ihrem Außenumfang mit Gewinde versehene Bronzebuchsen 2 aufgeschoben sind, welche am Seil 1 durch Kröpfen befestigt sind". Die eigentlichen Arbeitselemente, welche aus mit Innengewinde versehenen Stahlhülsen 3 bestehen, weisen eine Außenoberflächenschicht 4 auf, die aus Diamantengrieß besteht, welcher mittels eines Elektroplattierungsyorganges am Stahl-

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Substrat befestigt wird. Diese Stahlhülsen 3 sind auf die Buchsen 2 aufgeschraubt. Die einzelnen Arbeitselemente sind jeweils mit Hilfe einer Bronzebuchse 5 voneinander getrennt, so daß jeweils eine Abstandshalter-Buchse 5 zwischen zwei Trägerbuchsen 2 angeordnet ist, wobei die Abstandshalterbuchsen 5 einen geringeren Durchmesser aufweisen als die Trägerbuchsen 2. Ein

.Q solches herkömmliches Seil für die Steinbearbeitung ist

weit besser als ein früher benutztes Seil ohne Diamantenbesatz. Es hat jedoch den Nachteil, daß die Arbeitselemente einem sehr raschen Verschleiß unterworfen sind. Ist die mit Diamanten besetzte Oberflächenschicht erst

•je einmal verschlissen, so wird das Seil unwirksam und ein Ersetzen durch ein neues Seil erforderlich.

Ein diamantenbesetztes Seil nach der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Es besteht aus einem handelsüblichen

2Q gelitzten Metallseil 1, auf welchem jeweils Ringe oder Hülsen 6 aus gesinterten Metallpulvern, welche eine geeignete Menge an feinverteiltem Diamantengrieß enthalten, sowie Abstandshülsen 7, welche den gleichen Durchmesser wie die Hülsen oder Ringe 6 aufweisen, angeordnet sind.

Die Abstandshülsen 7 sind durch Sintern eines keinen Diamantengrieß enthaltenden Materials, wie eines geeigneten Metallpulvers, hergestellt. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind auf dem Stahlseil 1 jeweils abwechselnd ein diamanthaltiger Ring 6 und ein Abstandshalterring 7 angeordnet. Nach Anordnen einer hinreichenden Anzahl von diamanthaltigen Ringen und Abstandshalterringen werden die Enden des Stahlseiles auf herkömmliche Weise verschweißt .

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Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Herstellung von diamanthaltigen Ringen:

■jQ Eine Mischung, enthaltend die folgenden Komponenten in Pulverform wurde hergestellt:

Kobalt 81%

Kupfer 4,3%

Zinn 0,7%

Wolframcarbid 14%

Einer solchen Pulvermischung wurde Diamantengrieß in eine 1,5 Karat/10 g Mischung entsprechenden Menge zur gesetzt. Es wurde Diamantengrieß des Typs 20/30 mesh der Firma De Beer verwendet.

Die Pulvermischung wurde mit dem Diamantengrieß vermischt und die erhaltene Mischung zu Ringen mit einem Durchmesser von 9 mm und einer Länge von 10 mm bei einem Innendurchmesser von 4,2 mm verpresst, worauf diese Ringe 10 min lang in Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 900⁰C gesintert wurden. Die so erzeugten diamanthaltigen Ringe wiesen eine Brinell-Härte von 110 auf.

Beispiel 2

Herstellung von Abstandsringen:
Eine Pulvermischung mit den folgenden Komponenten wurde

hergestellt

Kupfer	82%
Aluminium	3%
Wolframcarbid	15%

Die Pulver wurden vermischt und nachfolgend zu Ringen mit einem Außendurchmesser von 9 mm, einer Länge von 10 mm und einem Innendurchmesser von 4,2 mm verpresst, worauf die erhaltenen Ringe in Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 75O⁰C in einem Ofen gesintert wurden. Die so erzeugten Abstandsringe wiesen eine Brinell-Härte von 80 auf.

Die diamanthaltigen Ringe (Beispiel 1) und die Abstandsringe (Beispiel 2) wurden in abwechselnder Reihenfolge auf ein Stahlseil mit einem Durchmesser von «η 4 mm und einer Länge von 30 m angeordnet, worauf die Stahlseilenden auf herkömmliche Weise verschweißt wurden.

Bearbeitung von Travertin und Marmor Bearbeitung von Blöcken:

Gegenwärtig wird zur Bearbeitung von Marmorblöcken eine Maschine mit einem Messer (Monoklinge) verwendet, welches mit diamantenhaltigen Sektoren versehen ist, oder wird eine Maschien mit einem schraubenförmigen Seil verwendet.

Die Monoklingen-Maschinen gibt es in zwei Typen:

Hochgeschwindigkeitstyp:

Schneidgeschwindigkeit: 1,50 bis 1,80 m/Std. Nutzbare Schneidlänge: 3,50 bis 3,70 m

gr 40

Normaltyρ:

Schneidgeschwindigkeit: 0,90 bis 1,20 m/Std. Nutzbare Schneidlänge: 3,50 bis 3,70 m

Die gegenwärtig im Handel befindlichen Maschinen werden von verschiedenen Herstellern angeboten und sind alle mit diamantenbesetzte Sektoren aufweisenden Schneiden versehen.

Als Alternative verwenden einige Unternehmen zum Bearbeiten (Behauen) von Blöcken Maschinen mit schraubenförmig aufgedrehten Seilen. Mit solchen Geräten erhaltene Ergebnisse sind wie folgt:

Maximale Schneidgeschwindigkeit: 80 bis 100 cm/Std. Nutzbare Schneidlängen: 3>8O cm

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen diamantenbesetzten Seiles wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Schneidgeschwindigkeit: 2,20 m/Std. Nutzbare Schneidlänge: 4 m

Diese Ergebnisse wurden erzielt unter Verwendung eines mit Diamanten bestückten Seiles von 20 m Länge.

Die Diamantensplitter enthaltenden Abschnitte besaßen einen Durchmesser von 9 mm, eine Länge von 10 mm und einen Innendurchmesser von 4,2 mm. Der verwendete Diamantengrieß war vom Typ SDA 20/30 mesh, erhältlich von De Beers.

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Bearbeitung von Granit:

Zum Bearbeiten von Granitblöcken werden lediglich Maschinen mit Hochgeschwindigkeitsseil verwendet, so z.B. die handelsübliche und unter der Bezeichnung PEFI 61 bekannte Maschine.

Wird ein schraubenförmig aufgewickeltes Seil in einer PEFI 61-Maschine verwendet, so werden üblicherweise folgende Ergebnisse erzielt:

Schneidgeschwindigkeit: 10 cm/Std.

Nutzbare Schneidlänge: 3 m

Ein schraubenförmiges Seil mit einem mit diamantenbedeckten Draht ist unter den folgenden Bedingungen verwendet worden:

Diamantenbesetzter Abschnitt:

Durchmesser 8 mm; Länge 10 mm; Innendurchmesser 3,5 mm

Diamant: Typ SDA 85 40/65 mesh (erhältlich von De Beers)

Stahldraht: 3 mm Durchmesser

Bei Verwendung eines diamantenbestückten Seiles mit den obenangegebenen Daten erbrachte folgende Ergebnisse: Schneidgeschwindigkeit: 25 cm/Std. Nutzbare Schneidlänge: 8,80 m

Die vorstehenden Ergebnisse wurden erhalten beim Bearbeiten von sardischem Granit, Afrika-Black-Granit und Porrine-Granit.

Verhalten im Travertin-Steinbruch:

Es wurden Travertin-Blöcke unter Verwendung eines schraubenförmig gewickelten Seiles mit etwa 1100 m Länge und einem Durchmesser von 3,5 bis 4,5 mm geschnitten, wobei große Sandmengen eingesetzt wurden, um den Schneidvorgang zu erleichtern.

Die normal erbrachte Leistung beläuft sich auf etwa 1 m^a/Std. Wurde ein diamantenbestücktes Seil mit einer Länge von 80 m, diamanthaltigen Abschnitten mit einem Außendurchmesser von 9 mm und einer Länge von 10 mm sowie gleichdimensionierte Abstandsringe und einer Umlaufgeschwindigkeit von 30 m je Sek. verwendet, um einen Block von 11 m Länge, 8 m Höhe und 1,7 m Dicke herauszuschneiden, so wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:

Schneidgeschwindigkeit: Lebensdauer des diamantenbestückten Seiles bis zum Verschleiß:

Einsparungen (im Vergleich zum einfachen schraubenförmigen Seil)

6 bis 8 m^a/Std.

circa 800 m² wirksam geschnittenen Materials;

circa 70 %

Aus dem Vorstehenden ergeben sich die eingangs angegebenen Vorteile als begründet. Unterstrichen sei auch der Umweltschutzaspekt des erfindungsgemäßen Seiles, da bei seiner Verwendung die Notwendigkeit entfällt, Kohlenstoffpulver und dergleichen zu verwenden, welche unter Umweltbelastung herkömmlicherweise i^{n die} Atmosphäre verteilt werden.

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Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben worden. Es versteht sich, daß innerhalb des Erfindungsgedankens Abwandlungen möglich sind.

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Claims

PATENTANSPRÜC HE

1. Diamantenbestücktes Seil zur schneidenden Bearbeitung von Steinwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Metallseil (1) kontinuierlich abwechselnd angeordnet sind diamantenhaltige Ringe (6), hergestellt durch Sintern einer Mischung aus Metallpulvern und Diamantengrieß, sowie Abstandsringe oder -hülsen (7), hergestellt durch Sintern eines keinen Diamantengrieß enthaltenden Materials.

2.. Seil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diamantenhaltigen Ringe (6) und die Abstandsringe (7) den gleichen Außendurchmesser aufweisen.

3. Seil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsringe (7) einen geringfügig kleineren Durchmesser aufweisen als die diamantenhaltigen Ringe (6).

4. Seil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermischung zum Herstellen der diamantenhaltigen Ringe zusätzlich zum Diamantengrieß auch Kobalt- und Wolframcarbidpulver enthält.

5- Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermischung für die Abstandsringe (7) Kupfer- und Wolframcarbidpulver enthält.