Kuidas sidemete tüüp mõjutab lubjakivi puurimisel jõudlust

Miks nõuab lubjakivi madal kulumisvastasus ja keskmise karedusega struktuur sideme tüübi spetsiifilist optimeerimist

Karbonaatkivimil on puurimisel üsna unikaalsed omadused. Selle kõvadus Mohsi skaalal on umbes 3–4 ja see ei ole üldse eriti abrasiivne, mistõttu tekib puuridele konkreetseid väljakutseid. Materjal on piisavalt pehme, et puurid saaksid selles kiiresti süveneda, kuid kuna abrasiivsust pole palju, ei toimu loomulik kulutumine puuride sidumistes nii, nagu eeldatakse. See suurendab tegelikult glaseerumise ohtu, kui kasutatakse tööle liiga kõvaid sidumisi. Teiselt poolt, kui sidumised on liiga pehmed, kuluvad nad liiga kiiresti, kuigi materjal ei mõjuta neid tegelikult eriti. Head tulemused saavutamiseks tuleb leida õige tasakaal kahe vahel: teha nii, et teemandid jääksid paigale, kuid samas ka töötaksid korralikult. Enamik professionaalseid töötajaid leiab, et keskmiselt kõvad metallsidumised sobivad kõige paremini, sest need kuluvad kontrollitud tempos, säilitades samas teravnad teemandi servad ilma segmendid ise liialt kahjustamata. Kui inimesed seda olulist üksikasja vahele jätavad, siis nende puurid kuluvad viimase aasta Industriaalpuurimisaruandes esitatud andmetel karbonaatkivimi töötlemisel 30–50% kiiremini kui graniidi puhul.

Põhierinevus: sinteeritud (metalliga seotud) vs plaatitud (elektroplaatitud nikli seos) diamandstruktuurid

Põhiliseks erinevuseks sünteesitud ja kromitud diamandpuuride vahel on diamantide kinnitamise viis ning selle tähendus nende üldise tugevuse jaoks. Sünteesitud puuridel sulatavad tootjad tegelikult diamandid intensiivse soojuse ja rõhu mõjul metallbaasi – kas kobalti või pronksi – sisse. Tulemuseks on tihedalt kokku sulatud tervik, kus diamandid on täielikult segatud metallmaatriksiga. Kui need puurid kasutamisel kuluvad, jõuavad uued diamandid järk-järgult kokku töödeldava materjaliga, mistõttu sobivad nad väga hästi sügavate augude tegemiseks materjalidesse. Kromitud puurid toimivad aga teisiti: neil kantakse elektrokeemilise protsessi abil nikli sidumisaine kasutamisel õhuke diamandikiht terasvarrel olevale pinnale. Need diamandid asuvad pinnal, mitte osana struktuurist ise, mis loob väga peenike lõikeääre, mis on ideaalne detailseteks töödeks. Siiski on sellega ka kaasas kompromiss: kuna diamandid on pinnale kinnitatud, on nad kasutamise käigus aeglaselt kalduvad puurilt lahti lööma.

Boorimise tõhusus ja täpsus: kiirus, soojus ja booritipu eluiga lubjakivis

Sünteesitud teemanttipud säilitavad oma tugevuse lubjakivis boorimisel tänu sellele, kuidas teemandid on paigutatud metallmaatriksis üle kogu tipu. See konfiguratsioon jaotab hõõrdumist ja takistab liialt kiiret soojenemist pikaajaliste tööde ajal. Need tipud suudavad boorida umbes 1,5–2,5 tolli minutis üle 20 jalga pidevalt, kuna vananenud teemantide kulumisel ilmuvad järk-järgult esile uued teemandid. Teisalt aga alustavad plaatitud tipud pinnasemates töödes oluliselt kiiremini – tegelikult 20–30% kiiremini –, kuid nende jõudlus langeb järsult pärast umbes 15–20 jalga. Miks? Sest neil on vaid üks teemandikiht, mistõttu kogu hõõrdumine keskendub ühte kohta. See tõstab temperatuuri pideva töö ajal oluliselt üle 600 °F (umbes 315 °C) ja kui see temperatuur on saavutatud, hakkab lubjakivi arendama väikseid pragusid, mida me nimetame mikropragudeks.

Kui töötatakse kõrge täpsuse nõudvate projektidega, näiteks arhitektuuriliste detailidega, aitab sinteritud puurimisvardade soojusstabiilsus säilitada augu terviklikkust, kuna neil ei esine soojusülekoormuse probleeme. Plaaditud vardad sobivad siiski hästi töödeks, kus materjali läbimiseks piisab ühest läbimisest ja kiirus on olulisem kui vardade eluiga – tingimusel, et protsessi vältel tagatakse pidev ja piisav jahutusvedeliku vool. Mõlemat tüüpi vardaid kasutamisel on vajalik hea veevool, kuid sinteritud vardad taluvad veevoolu muutusi palju paremini kui plaaditud vardad, eriti oluline on see lubjakivis puurimisel, kus kivi erinevates osades esinevad ebatäpsed tihedusmuutused.

Pikaajaline töökindlus: sinteritud vardad sügavas või korduvas lubjakivis puurimisel

Kui tegeldakse keerukate lubjakivipõhjaste puurimistöödega, mis nõuavad sügavat kerkimist või paljusid korduvaid toiminguid, siis eristuvad sinteritud metalliga seotud diamantpuurid oma pika elueaga. Sellepärast, et neid valmistatakse metallbaasis tihedalt paigutatud diamantidega, suudavad nad taluda pikemat hõõrdumist ilma olulise kulunemiseta. Kattetud puurid ei saa nendega võrrelda, sest kui sinteritud puurid kasutamisel aeglaselt lagunevad, siis uued diamantpinnad avalduvad loomulikult. See ise teravnemise omadus vähendab seda, kui sageli peavad töötajad töö käigus peatuma ja puure vahetama. Ehitusettevõtjad, kes regulaarselt puurivad palju sügavaid augusid näiteks fondiankruude või allmaistes kommunikatsioonides, leiavad, et kuigi sinteritud puurid maksavad alguses rohkem, siis pikkas perspektiivis on need ikkagi majanduslikumad, kuna iga auk läheb kokku odavamaks. Lisaks taluvad need puurid koormust paremini kui muud tüüpi puurid, mistõttu on vähem vaja neid asendada pideva puurimisega kaasnevate löökkoormuste ja soojuse tõttu.

Lühike seeriatootmine: plaatitud puurid pinnasõnastatud, puhtade aukude tegemiseks minimaalse seadistusajaga

Elektroplatitud diamantvardad on suurepäraseid lubjakivis sügavate aukude puurimiseks, kui paigaldatakse näiteks sanitaartarvikuid või elektrijuhtmeid läbi seinte. Nende eripära on väga täpselt lõikamine ilma suurte ettevalmistuskuludeta. Need vardad koosnevad ainult ühest nikli kaudu kinnitatud diamandkihist, mis loob väga õhukest lõikeäärt. See tähendab puhtamaid augu seinu ja vähem kihistumist äärtes – see on eriti oluline siis, kui paigaldus on nähtav klientidele või inspektoritele. Teine eelis? Neid ei pea enne kasutamist mingil viisil sisse töötama ja enamasti saab neid kasutada ilma jahutusvedelikuta. See võimaldab töövõtjatel kohe alustada kõrgkiirusel puurimisega. Väiksemate tööde puhul, kus keegi peab puurima maksimaalselt 10 auku ja iga auk ei ole sügavam kui 2 tolli (umbes 5 cm), säästab need vardad raha, sest ei ole vaja investeerida kallitesse jahutussüsteemidesse. Muidugi ei kesta nad lubjakivis igavesti – tavaliselt sobivad nad umbes 20–30 auku puurimiseks – kuid arvestades nende väikest hooldusvajadust ja kiiret kasutuselevõtmist (alla 15 minuti jooksul), on nende kasutamine ikka põhjendatud, eriti siis, kui ehitustöökohtadel on aeg kitsas.

Otsusmaatriks: liimtüübi sobitamine puurimissügavuse, augu arvu ja seadme piirangutega

Kalkiitkivis optimaalse teemantpuurikese valimiseks tuleb hinnata kolme peamist tegurit:

Sulatatud diamandvardad toimivad väga hästi sügavate lubjakivikernade tegemisel ja korduvate auguaukude teel, sest neil on kihtne diamandkonstruktsioon ning parem soojusjuhtivus. Kui augud on sügavamad kui 50 mm või kogu auguarv ületab 50, siis kestavad need vardad umbes 30% kauem kui tavalised segmendid, kuigi nende esialgne hind on kõrgem – seda on kinnitanud hiljutised uuringud materjalide paindlikkuse kohta. Elektroplaatitud vardad on mõistlik valik pinnasemate tööde jaoks, kus olulisim on kiiresti töö lõpetada. Tähtis nõuanne: valige sobiv varda tüüp vastavalt kasutatavale puurimise võimsusele. Sulatatud vardad nõuavad tööriistalt vähemalt 800 vatti pöördemomenti, samas kui elektroplaatitud vardad toimivad hästi ka umbes 500 vati võimsusega seadmega.

Tavalised eksitused – miks on lubjakivi puhul väärarusaam, et 'pehmem kivi = pehmem seos'

Uskumine, et lubjakivi keskmise kõvaduse (umbes 3–4 Mohsi skaalal) tõttu on vaja pehmemaid plaatitud sidemeid, ei püsi kindlalt, kui vaadata tegelikke materjali- ja tehnoloogiateaduse fakte. Lubjakivi võib olla tõesti pehmem kui graniit, kuid selle madal abrasiivsus ei piisa plaatitud puurimisotsade nikli maatriksite kulutamiseks ja uute teemantide avanemiseks. Selle asemel hakkavad otsad liiga varakult läikima ja nende pind kulub ebavõrdselt. Sintreeritud metallsidemetega otsad aga kestavad lubjakivis rakendustes umbes 40 protsenti kauem vastu abrasiivset kulutust, sest teemandid avanevad järk-järgult, kui maatriks loomulikul viisil kulub. See teeb võimalikuks pideva teemantkihi taasloomise efekti, mida üheski korras plaatitud otsad ei suuda saavutada. On veel üks lubjakivis leiduv omadus, millest tasub mainida: selle silitsiiumisisaldus kiirendab plaatitud otsade lagunemist. Seega isegi kui lubjakivi ei ole eriti kõva, leiavad operaatoreid, et sintreeritud otsad lähevad pikema puurimisprojekti puhul kokku odavamaks.

KKK

Millist puurimisvardat on kõige sobivam kasutada lubjakivis? Sinterdatud metalliga seotud diamandvardad on kõige sobivamad sügavaks lubjakivis südamikupuurimiseks ja korduvaks puurimiseks. Plaatinatud vardad sobivad rohkem pinnasügavusele täpseks puurimiseks.

Kuidas mõjutab sidumistüüp puurimise efektiivsust lubjakivis? Sidumistüüp mõjutab puurimisvarda kuluvust, soojuse lagunemist ja puurimiskiiruse stabiilsust. Sinterdatud vardad pakuvad paremat jõudlust pikema puurimisteega.

Miks ei sobi plaatinatud vardad kogu lubjakivis puurimiseks? Plaatinatud vardad on piiratud kuluvuskindlusega ja sobivad rohkem pinnasügavusele täpseks puurimiseks nende ühe diamandkihi tõttu.