История развития алмазных технологий
Алмазное бурение
Введение
- 1 Область применения
- 2 Техника алмазного бурения
- 3 Технология алмазного бурения
- 4 История развития
Введение
Алмазное бурение (алмазное сверление бетона) — технологический процесс образования цилиндрического отверстия в строительном материале (бетон, железобетон, кирпич, камень и др.) с применением алмазного инструмента.
1. Область применения
Алмазное бурение (сверление) применяется в строительстве для изготовления технологических отверстий при прокладке различных видов коммуникаций:
- систем водоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования; канализационных и стоковых магистралей;
- электрических сетей, волоконно-оптических каналов передачи данных;
- взятия проб бетона в монолитных конструкциях; образцов в скальных породах;
Технология алмазного бурения (сверления) широко применяется при изготовлении ниш в кирпичных и бетонных стенах, при резке проемов в капитальных стенах и перекрытиях.
2. Техника алмазного бурения
Технология алмазного бурения подразумевает применение специального оборудования: установки алмазного бурения и инструмента — алмазной коронки (колонкового бура).
Установка алмазного бурения — техническое устройство, состоящее из электрического или гидравлического бормотора и станины. В дорожных работах также применяются установки алмазного сверления с бензиновым 2х тактным двигателем.
Электрические бурильные установки подразделяются на однофазные и трехфазные. Однофазные установки являются наиболее распространенными как в мире, так и в РФ. Мощность большинства эксплуатируемых установок составляет 2,5 - 3,3 кВт. Однофазные установки как правило имеют воздушное охлаждение, что ограничивает сверление снизу вверх.
Трехфазные установки являются более производительными за счет применения асинхронных трехфазных двигателей с водяным охлаждением. Такие моторы требуют гораздо меньших затрат на текущее обслуживание и допускают эксплуатацию в более загрязненных условиях, т.к. имеют герметичный корпус. Минусом этих моторов можно признать относительно больший вес (на 15-20% больше в сравнении с однофазными) и эксплуатацию от сети 380 В, к которой есть доступ не на всех объектах.
3. Технология алмазного бурения
Алмазное бурение, бесспорно, на сегодняшний день является самым быстрым, удобным, безопасным и, зачастую, самым выгодным методом изготовления отверстий в ж/б, кирпиче, асфальте, граните, натуральном камне. Эта технология позволяет прорезать отверстия c идеальным позиционированием относительно разметки, без вреда для окружающих предметов (при использовании специальных дренажных приспособлений), без шума (по сравнению с ударными методами демонтажа) и пыли. Даже при сверлении сильно армированного бетона получаются идеально ровные отверстия точно требуемого диаметра, которые практически не требуют дальнейшей обработки и могут сразу же быть использованы по назначению. Отсутствие сильного шума и динамических ударных воздействий позволяет применять данную технологию в жилых домах, находящихся в стадии реконструкции и ремонта, а в отдельных случаях - даже в уже отремонтированных жилых квартирах для таких задач, как: вентиляция, кондиционирование, отопление, канализация, расширение проемов и т.п. Полное отсутствие бетонной пыли, которая давно признана одной из самых вредных субстанций для здоровья человека, делает алмазное бурение самым экологически чистым из всех технологий. Сверление может производиться как в полах/перекрытиях (вертикальное), так и в горизонтальной плоскости - в стенах, фундаментах и т.п. В некоторых случаях возможно сверление отверстий под углом (наклонное бурение). Длина (глубина) отверстий может достигать 7 м. Линейная скорость сверления: 60...8 мм/мин, в зависимости от диаметра и материала. Диаметры алмазных коронок: от 24 до 655мм. Применяя короткостанинные сверлильные машины, можно прорезать отверстия в узких помещениях (менее 1 м), работы в которых с помощью традиционных технологий (перфоратор), были бы невозможны либо сильно затруднены.
4. История развития алмазного бурения.
Известно, что египтяне около 6000 лет назад уже были знакомы с принципами алмазного бурения. Они использовали бронзовые бурильные инструменты с наконечниками, армированными драгоценными камнями, в ходе создания пирамид.
История создания алмазного инструмента для бурения продолжилась еще два века назад в далеком 1863 году при строительстве железнодорожного тоннеля в Швейцарских Альпах. Часовых дел мастер Лоше, будучи весьма разносторонним специалистом в технике по меркам своих современников, заведовал бурением шпуров для закладки взрывчатки. В его распоряжении была новейшая техника - паровая бурильная машина и закаленные стальные буры.
Однако горные породы Альп давались этим бурам чрезвычайно тяжело. Максимум за час работы они полностью затуплялись, их расход превышал все мыслимые пределы, а работа практически стояла на месте. Лоше был в отчаянии: за полгода в горе пробит лишь маленький проход. Каменная громада, увенчанная снеговой шапкой, оставалась непоколебимой, создавая впечатление великого исполина игнорирующего жалкие потуги человечества доказать свое всемогущество.
Однажды стоя у окна домика для строителей, Лоше мрачно смотрел на гору. В досаде он перечеркнул открывающийся пейзаж костяшкой пальца. На стекле появилась крестообразная царапина, оставленная бриллиантовым перстнем. И вдруг Лоше осенило: алмаз! Вот перед чем не устоит непоколебимость Альп! Мысль была оригинальна, непонятна современникам (как и все открытия совершенные человечеством) и неимоверно дорога в реализации. С огромным трудом удалось уговорить совет директоров истратить деньги на покупку 100 карат алмазов.
Первый буровой алмазный станок представлял собой трубу, на торце которой были закреплены алмазы (сейчас голые алмазы заменяют "алмазные сегменты"). Труба соединялась с пустотелой штангой, приводимой в движение паровой машиной через сложную систему передач. Очистка забоя от разрушаемой породы осуществлялась струей воды, подаваемой в скважину насосом сквозь полую штангу. В этом станке были заложены все основные идеи и принципы технической реализации всех современных буровых установок.
В наше время производство алмазных сегментов- это хорошо отлаженный процесс, но в далеком 19-ом веке закрепление алмазов на корпусе представляло собой очень трудоемкий процесс. Для каждого кристаллика в торце трубы высверливалось отдельное гнездо. Заложенные в гнезда алмазы закреплялись специальным металлическим припоем. Лоше и Пиге удалось изготовить десять буров( алмазных коронок). Обошлись невообразимые по тем временам инструменты невероятно дорого, но, в сравнении со стальными бурами, работали великолепно. Алмазные коронки выдерживали сутки непрерывной работы, тогда как стальные буры выходили из строя в течение часа. Проходка шпуров ускорилась в десятки раз. Работы по прорытию тоннеля ускорились, новый алмазный инструмент превзошел все ожидания, покрыв затраты на производство с лихвой. Конечно не все шло так гладко как задумывалось. Случалось, алмазы крошились или выпадали из своих гнезд. И тем не менее все признали, что инновационное оборудование (алмазная коронка Лоше) работает отлично.
Так начиналась эра алмазного бурения. И первым видом бура была алмазная коронка. Именно так называется сейчас инструмент, в котором алмазные сегменты размещены в торце режущей трубы( корпус алмазной коронки).