Современные способы обработки природного камня

Современные технологии обработки камня (часть 1)

Добычу природного камня и его обработку смело можно отнести к древнейшим занятиям человечества. Едва появившись на свет люди стали использовать камень для обустройства очага, жилища, изготовления орудий труда и оружия. Вначале примитивные, а затем все более и более сложные технологии и инструменты, на протяжении веков исправно служили мастерам каменотесам. Многие из них пройдя столь долгий путь сохранились и используются поныне, часто просто сменив ручной привод сначала на паровой, а затем и на электрический.

Так посетив сегодня любой гранитный завод можно увидеть работающие рядом высокотехнологичные станки для лазерной гравировки и штрипсовые пилы, первые примитивные образцы которых использовали еще строители египетских пирамид. Технология скалывания, применявшаяся первобытными людьми для изготовления скребков, топоров, наконечников стрел и копий с успехом используется сегодня для получения оригинальной фактуры поверхности «скала». Фасадные плиты из габбро и гранита с такой фактурой пользуются успехом у заказчиков.

Сегодняшний обзор посвящен средствам и способам обработки натурального камня, как самым современным, так и дошедшим до нас из глубины веков, но по прежнему сохраняющим свою актуальность на производстве.

Механическая обработка

Многообразие методов механической обработки, большинство из которых известно уже не одно столетие, объясняется их простотой, эффективностью и сравнительно невысокой стоимостью. Ее основные направления – распиловка камня, обработка поверхности в целях получения заданного качества или фактуры с использованием режущего или ударного инструмента различной природы.

Резка и отделка

Добыча природного камня начинается карьера. Гранит, мрамор, травертин, габбро-диабаз и другие горные породы для производства каменной продукции извлекают из массива путем откалывания или вырезания. Полученные товарные блоки поступают на камнеобрабатывающий завод, где первой операцией является их распиловка на заготовки – слэбы, или блоки меньшего размера для изготовления штучной продукции – балясин, колонн, шаров. Для распиловки и последующей обработки используют:

• Штрипсовые пилы

Инструмент обеспечивает распил твердых пород за счет возвратно-поступательного движения пилы по поверхности блока с одновременной подачей в область распила абразивного агента — стальной или чугунной дроби малого размера (d

Источник

Обработка природного камня

Так как большинство камней добывается в виде бесформенной массивной породы, они нуждаются в обработке, которая сделает возможным их дальнейшее применение в той или иной области. Исключение составляют породы, обладающие природной декоративной ценностью (валун, галька, коралл, жемчуг и т.д.). Разнообразная фактурная обработка природного камня придает ему эстетичный вид, помогает выявить и подчеркнуть декоративные свойства, либо скрыть недостатки.

Современные технологии обработки натурального камня

Механизированное камнерезное производство позволяет обрабатывать любые породы и предавать их поверхности после добычи и распиловки необходимую фактуру. Существуют следующие технологии обработки натурального камня для получения нужной фактуры поверхности. С некоторыми из них можно ознакомиться ниже.

Пиленная поверхность — получают путём распила заготовки. Для этого применяются станки с прямолинейным движением пильной рамы, ленточные, канатные и дисковые пилы. Поверхность становится шероховатой с прерывистыми бороздками глубиной до 5 мм.

Поверхности с такой фактурой применяются для мощения площадок, садовых дорожек, облицовки цоколей и стен. К тому же, эти изделия используются в качестве материала для последующей, более тонкой обработки – полировка, шлифовка, лощение.

Шлифованная поверхность – образуется в результате обработки заготовки шлифовальными кругами, на станках портального и мостового типа, шлифовально-полировальных конвейерах и шлифовально-полировальных станках для объемных изделий. Поверхность приобретает равномерную шероховатость, с неровностями рельефа высотой до 0,5 мм. Такая технология применима для светлых пород с невыраженным рисунком. Для темных, особенно с узором пород не подходит, так как значительно скрадывает рисунок и цвет.

Такие изделия применяются для отделки пола, площадок, ступеней лестниц и мест, где необходимо уменьшить скольжение.

Лощеная фактура – достигается при использовании специальных шлифовальных кругов с напылением микро-шлиф-порошков. Поверхность получается гладкой, но не имеет зеркального блеска. Лощение хорошо открывает рисунок, выделяя структуру камня.

Полученные таким образом плиты применяются для облицовки плоскости пола и наружных стен зданий.

Полированная – достигается при последующем шлифовании лощеной поверхности на конвейере кругами с порошковым напылением, а затем войлочными и матерчатыми круги. Особый блеск придает полированному камню применение пасты Гой или азотнокислого олова.

Полировка отлично раскрывает рисунок камня и подчеркивает цвет.

Такой материал применяется для внутренней отделки помещений, производства подоконников, столешниц и других элементов интерьера.

Раковистая – имеет равномерные впадины от 1 до 4 мм глубиной, сто придает камню особый декоративный внешний вид.

С такой фактурой плиты применяются для наружной отделки зданий и при оформлении интерьеров.

Оплавленная – получается в результате применения термической технологии обработки камня на термо-газо-струйном станке. Хорошо проявляет фактуру и цвет, создавая при этом впечатление, что камень слегка оплавлен.

Изделия после термической обработки применяются для отделки фасадов зданий, лестничных ступеней и устройства площадок.

Скалистая фактура поверхности – представляет собой имитацию грубо обработанной породы с наличием впадин и выступов от 50 до 200 мм, расположенных в хаотичном порядке и не прошедших дополнительную обработку. Эффект достигается путем скалывания породы с предварительно ослабленной поверхности.

Материал с такой фактурой для отделки фасадов больших зданий, подчеркивая их значимость и монументальность, а так же, природную связь с окружающим ландшафтом.

Распространенные способы обработки натурального камня

Современные способы обработки натурального камня подразделяют на 2 вида: механические и физико-механические.

К механическим способам относятся наиболее распространенные до настоящего момента такие способы как скалывание, ударное разрушение и резка.

При скалывании достигается: фактура плоской и рельефной «скалы», бугристая, характеризующаяся на лицевой поверхности наличием равномерно распределенных впадин и бугров фактура и фактура рельефная, с наличием параллельно расположенных борозд высотой от 0,5 до 3 мм.

Резка – самый распространенный из современных способов обработки камня. Осуществляется методом дисковой, канатной или штрипсовой распиловки.

Штрипсовая распиловка разделяется на распиловку с использование стальной и чугунной дроби и на алмазно-штрипсовую распиловку.

Распиловка дисковая приобретает все более широкое распространение в обработке пород любой твердости и подразделяется на дисковую и алмазно-дисковую распиловку резцами.

Канатная распиловка получила широкое распространение при резке пород различной плотности. Ее развитие идет в 3-х направлениях: канатная с помощью абразива, алмазно-канатная и распиловка канатами, армированными твердосплавными шайбами.

Ударное разрушение камня наиболее широко используется в практике производства тесаных изделий. Чаще всего таким способом изготавливают ступени, основания памятников, устои мостов и другие элементы, где достигается точечная фактура обработки.

Достойное место в промышленности начинает занимать способ ультразвуковой декоративной обработки камня в абразивной среде. Протекает процесс очень медленно, но характеризуется очень высокой точностью.

К физико-механическим способам относится обработка токами высокой частоты и широко применяемый метод обработки камня термореактивными газовыми горелками керосиново-кислородного и бензиново-воздушного типов, который применяется для производства архитектурно-строительных деталей и изготовления монументов из пород высокой прочности.

Способ токов высокой частоты наиболее пригоден для обработки блоков-заготовок в производстве бордюров, парапетов, ступеней и т.д. Этот метод при использовании высокочастотные колебания до 20 МГц считается наиболее точным и перспективным.

Обработка натурального камня в домашних условиях

По степени сложности все камни делят на мягкие и твердые. Камни мягкие легко поддаются обработке тем же инструментом, что и металлические изделия, а твердые камни нуждаются в применении специального инструмента. Обработка камня в домашних условиях требует наличия отдельного помещения оборудованного вытяжной вентиляцией, так как такие работы как резка и шлифовка сопровождаются большим количеством каменной пыли, очень вредной для здоровья.

В домашних условиях для обработки натурального камня можно проводить такие работы как: резка, шлифовка, полировка камня и гравировка. Важно помнить, что резка, шлифовка и полировка камня проводится только с непрерывной подачей воды. Вода охлаждает режущий элемент, удаляет образующийся при работе шлам и значительно снижает уровень каменной пыли.

Резка – грубая осуществляется при помощи обычной болгарки и диска по камню. Более точная потребует применение станка типа пилорама с металлической, желательно подвижной платформой.

Шлифовка – осуществляется при помощи шлифовального станка (ручного или стационарного) или болгарки с соответствующими шлифовальными кругами. Самый простой способ шлифовки, но только для камней размером до 20-25 см длиной: на чугунную плиту нужно насыпать абразивный порошок и залить водой, сверху положить камень и тереть, пока он не приобретет нужную поверхность. Мелкозернистая структура чугуна способствует обработке камня.

Полировка – выполняется с применением специальных полировочных кругов и пасты Гой.

Гравировка – возможна при использовании приспособления для выполнения точных работ, либо при помощи набора резцов по камню и молотка. В этом случае гравировку нужно отполировать, используя электродрель и насадками для полировки.

Источник

Гантельстан

Станки для обработки камня

менеджер 8-982-307-47-18

Распиловка

Шлифование

Снятие фаски

Инструменты

Прочая продукция

• Главная
• База знаний
• Способы обработки природного камня и использование станков

Способы обработки природного камня и использование станков

Современное техническое оборудование камнеобрабатывающей промышленности позволяет применять для обработки камня различные методы разрушения горных пород, которые можно разделить на два вида: механические и физико-технические.

Механические способы обработки камня

Механические методы обработки камня, такие, как скалывание, резание и ударное разрушение и в настоящее время являются наиболее распространенными.

Скалывание

Скалывание применяется для получение строительных изделий с фактурой «Скалы» и производится, как вручную с помощью набора клиньев, так и с использованием станков. При этом используются анизотропные (неоднородные, разнонаправленные) и хрупкие свойства камня. Станки для колки камня имеют относительно простую конструкцию, которая включает два стальных ножа, армированных твердосплавным инструментом, приводимых в движение гидравлическими цилиндрами.

Обычно, камнекольные станки применяют для производства колотой или колото-пиленой брусчатки из натурального камня для мощения улиц, дорог и площадей с большой проходимостью. Также, такие станки используются и для изготовления облицовочного камня с неровной естественной поверхностью типа «Скалы».

При обработке камня методом скалывания получается несколько видов фактурной обработки, которые можно разделить на следующие группы:

• Фактура рельефной и плоской «Скалы». Первая получается путем скалывания по периметру лицевой поверхности камня закольником и молотком. В процессе обкалывания камню можно придать рельеф различной глубины. При расколе камня на колочном станке может быть получена менее рельефная фактура «плоской скалы». Рельеф фактуры «Скала» имеет высоту от 500 мм и более.
• Бугристая фактура, характеризующаяся наличием на лицевой поверхности равномерно-распределенных бугров и впадин, получаемых от обработки скалывающими инструментами. Эта фактура подразделяется на мелкобугристую с высотой рельефа 3-7 мм и крупнобугристую с высотой рельефа 7-15 мм. Бугристую фактуру получают путем раскалывания камня на колочных станках или обработкой камня шпунтом и узкой скармелью.
• Рифленая фактура характеризуется наличием параллельных борозд с высотой рельефа от 0,5 до 3 мм и достигается путем обработки распила пород средней твердости троянкой. Рифленая фактура может быть достигнута путем обработки камня на строгальных станках с помощью гребенчатого резца.

Резание или распиловка

Штрипсовая распиловка. Одно из широко распространенных технологий распиловки, известных еще с древних времен, это обработка камня штрипсовой (ленточной) распиловкой, которая подразделяется на штрипсовую распиловку с применением стальной и чугунной дроби и алмазно-штрипсовую распиловку.

В современных штрипсовых станках рабочей частью являются полосовые пилы, которые закреплены в раме шарнирным способом. Они представляют собой стальные ленты длиной 3-4 метра, высотой несколько сантиметров и толщиной 4-5 мм. У большинства пил на боковых гранях есть вертикальные или наклонные пазы. Производительность штрипсового станка зависит от количества пил – чем их больше, тем выше производительность. Такие станки работают с помощью свободного абразива – специальной дроби, изготовленной из закаленной углеродистой стали и отличающейся высокой твердостью.

Дисковая распиловка. Этот вид обработки камня сейчас приобрел наиболее широкое распространение и применяется для распиловки пород любой прочности и подразделяется на два вида: алмазно-дисковая распиловка и дисковая распиловка резцами. Станки для данной технологии резки камня более компактные и производительные.

Станок Гантельстан для распиловки слэбов

Канатная распиловка. В современной практике большое распространение для резания горных пород имеет канатная распиловка, причем для пород самой различной твердости, развитие которой идет в трех направлениях: канатная распиловка с помощью абразива; алмазно-канатная распиловка; распиловка канатами, армированными твердосплавными шайбами.

Станок Гантельстан канатный для распиловки камня Станок Гантельстан канатный для распиловки камня

Строгание камня. Обработка мягких пород и пород средней твердости резанием может также производиться строганием камня на специальных строгальных станках с использованием в качестве инструмента резцов, армированных твердым сплавом, а также точением камня на токарных станках при производстве изделий цилиндрической и сложной поверхности вращения (детали декоративных лестниц, колонн и других). Фрезерование камня может быть выполнено торцовыми, вальцовыми и дисковыми фрезами. Вальцовые фрезы, как правило, состоят из набора различных фасонных фрез, необходимых для получения сложных профилей.

Для отрезания плит используются дисковые фрезы, армированные алмазом или твердым сплавом, а для получения чисто-тесанной декоративной поверхности широко применяются торцевые фрезы.

Шлифование и полирование

Камни шлифуются на станках портального, рукавного, планетарного и других типов. При этом процесс шлифовки состоит из нескольких этапов, как правило, из пяти. Это грубое шлифование, черновое шлифование, первое и второе шлифование и лощение. Шлифование производится шлифовальными шарошками на корборундовом зерне либо шлифовальным инструментом на синтетических алмазах.

Камень полируется войлочными и матерчатыми кругами с применением пасты ГОИ (оксида хрома), либо азотнокислого олова. В последнее время в практике камнеобрабатывающих предприятий все чаще внедряется полирование алмазными инструментами.

Станок Гантельстан шлифовально-полировальный Блеск Станок Гантельстан шлифовально-полировальный Блеск

При обработке камня вышеизложенными методами достигается ряд фактур обработки. В практике такой фактурной обработки чаще всего встречаются три вида: шлифованная, имеющая следы инструмента; лощения, в которой следы инструмента отсутствуют, а поверхность камня имеет слабый блеск; полированная, характеризующаяся зеркальным блеском.

Ударная обработка

В практике производства тесаных изделий широко применяется ударное разрушение камня, производимое в основном вручную с помощью клиньев, закольников, скарпелей, бучард, шпунтов, тоянок и пневмомолотков. Это так называемые классические методы ударной обработки.

Из указанных видов обработки наиболее распространенным является бучардирование камня для придания камню шероховатой поверхности, предотвращающей скольжение, которое выполняется ручными бучардами, превмобучардами и пневмокиянками с 25, 36, 64 и 100 зубьями. Бучардирование камня в практике камнеобработки широко применяется при производстве ступеней, бордюров, устоев мостов, оснований памятников и других изделий.

При этом виде обработки достигается точечная фактура обработки.

Физико-технические способы обработки камня

Ультразвуковая обработка камня

В промышленности и, в частности, для декоративной обработки камня применяется ультразвуковая обработка. Камень обрабатывается ультразвуком в абразивной среде, процесс обработки протекает медленно, но характеризуется высокой точностью. В качестве источника ультразвука применяются ультразвуковые генераторы и магнитно-стрикционные преобразователи для механической обработки.

В камнеобработке ультразвуковые колебания используются в трех направлениях:

• в целях раскрытия естественной фактуры распиленных и шлифованных плит без полировки. При этом ультразвуковое поле создается в жидкой среде;
• для интенсификации существующих технологических процессов путем наложения ультразвуковых колебаний на камнеобрабатывающий инструмент;
• для ультразвуковой размерной сложно-профильной обработки в абразивной среде.

Особенно высокоэффективной, как показали результаты экспериментов, является ультразвуковая обработка распиленных или грубо-шлифованных плит в водной среде, в которой сформировано ультразвуковое поле, обеспечивающая удаление разрушенного и затертого слоя под влиянием кавитации (процесса образования и последующего схлопывания пузырьков в потоке жидкости). При этом камню придается вид свежего излома.

Большую технологическую эффективность, особенно при алмазном шлифовании природного камня, дает наложение ультразвуковых колебаний на режущий инструмент. При этом снижается износ инструмента, повышается производительность обработки, улучшается качество обработанной поверхности. Специалистами предложен простой и надежный способ возбуждения ультразвуковых колебаний в алмазном инструменте, по которому металлическая связка выбирается из металла, имеющего магнитострикционные свойства. Вокруг инструмента создается переменное магнитное поле. Применение такого способа позволяет отказаться от сложной колебательной системы.

С помощью ультразвуковой размерной обработки можно получить рельефное изображение на камне любой сложности. Обработка камня ведется металлическим инструментом, имеющим негативное изображение требуемого рисунка. Ультразвуковая обработка камня имеет большую перспективу, так как этот способ позволяет также получать на камне различные изображения.

Лазерная обработка камня

Обработка камня лазерами, как на основе полного разрушения, так и для ослабления породы в целях последующего разрушения механическими способами. Квантовыми генераторами можно эффективно разрушать практически любую горную породу, придавая ей при обработке любую форму, а также получать объемные и барельефные изображения.

Обработка камня водяной струей

Немецкими специалистами был разработан способ обработки камня высокоскоростной водяной струей, подаваемой под давлением более 10 Мпа через сопло диаметром в несколько миллиметров. Такая струя под действием своей кинетической энергии оказывает режущее воздействие на камень, прорезая его за один проход на глубину до 4 см. При этом для повышения эффективности резки камня необходимо добиться полного устранения завихрения струи после выхода ее из сопла, что достигается путем добавки в рабочую жидкость полностью или частично растворимых в воде специальных добавок. Решению этой задачи лучше всего соответствуют вещества с длинными цепными молекулами и особенно полиэтилен гликоль. Скорость резания камня значительно возрастает, если на небольшом расстоянии от отверстия сопла в воду подается нерастворимая добавка, усиливающая действие резания, например песок, мелкая чугунная сечка и др.

Заключение

Описанные выше механические и физико-технические способы обработки горных пород значительно увеличили производительность в камнеобрабатывающей индустрии, а также позволили совершенствовать технологию обработки камня, организовать поточное производство изделий из камня, повысить их качество, эффективно и комплексно использовать минеральное сырье, улучшать экономические показатели камнеобрабатывающих предприятий.

А.Г. Смирнов, Н.Т. Бакка и др. Справочник. Добыча и обработка природного камня.

Источник