Канатная пила — это пила , которая использует металлическую проволоку или трос для механической резки сыпучих твердых материалов, таких как камень, дерево, стекло, ферриты, бетон, металлы, кристаллы и т. д. [1] Промышленные канатные пилы обычно имеют привод. Существуют также ручные канатные пилы для выживания, подходящие для резки веток деревьев. Канатные пилы классифицируются как непрерывные (или бесконечные, или петлевые) или колебательные (или возвратно-поступательные). Иногда сам провод называют «лезвием».
Канатные пилы в принципе похожи на ленточные пилы или возвратно-поступательные пилы , но они используют для резки абразив , а не зубья пилы. В зависимости от применения, алмазный материал может использоваться или не использоваться в качестве абразива. Проволока может иметь одну или несколько нитей, сплетенных вместе (кабель). Одножильная пила может быть шероховатой, чтобы стать абразивной, абразивные составы могут быть связаны с кабелем, или алмазные пропитанные шарики (и распорки) могут быть нанизаны на кабель. Канатные пилы часто охлаждаются и смазываются водой или маслом.
Самый простой тип канатной пилы — это недорогой « выживальщик » (аварийный) тип, предназначенный для распиливания веток, который продается в магазинах охотничьего и альпинистского снаряжения. Канатные пилы непрерывного типа используются для резки стен и других крупных конструкций. Канатные пилы непрерывного типа используются для резки кремниевых пластин для полупроводниковой и фотоэлектрической промышленности. Канатные пилы с алмазным напылением используются в механических цехах для резки металлических деталей.
Прецизионные проволочные пилы используются в лабораториях для резки хрупких кристаллов, подложек и других материалов. Кроме того, эта технология может использоваться для разборки передовых исследовательских структур. Например, Bluegrass Companies разработали и изготовили метод алмазной проволочной резки для демонтажа реактора Tokamak Fusion Test для лаборатории физики плазмы в Принстоне. Основываясь на демонстрации в PPPL на суррогате TFTR, технология резки алмазной проволокой превосходит базовую технологию как по стоимости, так и по соображениям безопасности. Сочетание заполнения пустот с этой технологией резки значительно снизит воздействие радиации на персонал за счет экранирования, удаленной работы (обычное применение этой технологии) и стабилизации радионуклидов». [2] Для резки сложных форм в витражах используются как пилы непрерывного, так и колебательного типа .
В горнодобывающей и карьерной промышленности обычно используют канатную пилу для резки твердого камня на большие блоки, которые затем можно отправлять на перерабатывающие заводы для дальнейшей переработки (в случае обогащения руды ) или отправлять дистрибьюторам (в случае гранита или мрамора для строительства). Эти канатные пилы представляют собой большие машины, которые используют алмазные импрегнированные шарики на тросе. Пилы позволяют свободно разрезать нижнюю часть карьерной плиты (после того, как трос пропущен через отверстия для доступа); с помощью нижнего разреза задние и боковые заряды ( взрывчатка ) могут чисто расколоть плиту. Карьерные пилы на этом принципе появились несколько столетий назад; до эры стальных тросов с алмазными резаками существовали волоконные канаты , которые протягивали песок через пропил . Песок (промываемый водой) разрезал камень (хотя и медленнее, чем алмаз сегодня).
Производители пенопласта обычно используют абразивную проволочную пилу, как ручную, так и автоматическую, для резки пенопласта до определенных размеров или определенных профилей (форм). Пилы для пенопласта используются во многих отраслях промышленности, включая жилищное строительство (изоляция, изоляция труб), мебель (диваны, подушки для диванов, подушки для стульев) и развлечения (пенопластовые пальцы, пенопластовые аксессуары). Резка абразивной проволокой часто выполняется с помощью устройства с числовым программным управлением , которое автоматически вырезает шаблон (или шаблоны), которые указаны в двухмерном (2D) чертеже CAD / CAM . Материалы для резки могут варьироваться от полистирола , полиэтилена и полиуретана до высокоплотных или жестких типов пенопласта, таких как ячеистое стекло (например, Foamglas®). Осциллирующие пилы используются для резки вспененной резины .
В полупроводниковой промышленности многопроволочные пилы используются для резки цилиндрических слитков кремниевых булей на тонкие пластины . Тонкая проволока используется для минимизации потерь материала. Например, Peter Wolters DW 291 имеет минимальный диаметр проволоки 40 мкм и может разрезать заготовку размером 860 мм на пластины толщиной 100 мкм. [3] [4]
Одним из главных преимуществ канатных пил является меньший пропил по сравнению с лезвием. Другим преимуществом является точность реза. Их главный недостаток — более низкая скорость. Другие недостатки включают большую вероятность обрыва проволоки, а любые дефекты поверхности могут привести к ошибкам при резке.
Резка алмазной проволокой (DWC) — это процесс использования проволоки различного диаметра и длины , пропитанной алмазной пылью различных размеров, для резки материалов. Благодаря твердости алмазов эта техника резки может резать практически любой материал, который мягче алмазного абразива. DWC также практична и менее затратна, чем некоторые другие техники резки, например, тонкая алмазная проволока стоила около 10-20 центов за фут (0,7 долл. США/м) в 2005 году для проволоки диаметром от 140 до 500 микрометров, для производства и продажи около 1,25 долл. США за фут (4,10 долл. США/м) или больше, по сравнению с резаками с лезвиями, пропитанными сплошным алмазом, которые стоят тысячи долларов. Таким образом, катушка алмазной проволоки длиной 1000 футов (300 м) стоит около 200 долл. США для производства и продается примерно за 1250 долл. США. Стоимость продажи может варьироваться в зависимости от сорта проволоки и спроса. Другие виды резки алмазной проволокой могут использовать фасонные алмазные кольца, продетые через кабели. Эти более крупные кабели используются для резки бетона и других крупных проектов.
DWC производит меньше пропилов и отходов по сравнению со сплошными лезвиями (проволока для резки пульпы может быть аналогичной). На очень дорогих материалах это может сэкономить сотни или тысячи долларов отходов. В отличие от пил для резки пульпы, которые используют голую проволоку и содержат режущий материал в смазочно-охлаждающей жидкости, DWC использует только воду или немного жидкости для смазки, охлаждения реза и удаления мусора. На некоторых материалах DWC может не нуждаться в воде или смазочно-охлаждающей жидкости, таким образом оставляя чистый сухой рез.
Использование алмазного каната для резки имеет проблему, заключающуюся в том, что он менее прочный (ломается при усталости, изгибе, застревании или запутывании), чем цельные режущие полотна, и, возможно, более опасный, поскольку при обрыве канат может биться. Из-за уникальной природы DWC большинство пил стоят дорого и изготавливаются специально для работы с алмазным канатом. Коммерческие пилы, в которых используются цельные полотна, могут быть дополнены лезвиями с алмазной пылью и, таким образом, могут быть более экономичными в эксплуатации в некоторых областях. Другая проблема возникает, когда алмазный канат обрывается, скажем, в середине катушки длиной 3000 футов (910 м), оставляя две катушки по 1500 футов (460 м) каната, что требует в два раза больше циклов смены направления пилы для выполнения того же реза, и канатная пила и оставшийся алмазный канат изнашиваются быстрее. Если алмазная проволока рвется ближе к концу, эти более короткие куски (500 футов (150 м) или меньше) проволоки практически непригодны для использования и обычно утилизируются из-за сотен футов, необходимых для заправки пилы, оставляя мало проволоки для использования в процессе резки. Поскольку алмазный абразив механически прикреплен к проволоке, проволока теряет режущую эффективность после нескольких разрезов, поскольку большая часть абразива стирается с проволоки. Это означает, что последний разрез может занять гораздо больше времени, чем первый, что делает сроки производства менее предсказуемыми. Алмазная проволока служит около шести разрезов, затем либо рвется в нескольких местах, либо функционально изнашивается. Долговечность во многом зависит от разрезаемого материала и количества срезов за разрез. Контроль качества алмазной проволоки меньшего диаметра также сильно влияет на срок службы проволоки, и получение некачественной партии не является чем-то необычным.
Качество поверхности в процессе резки проволочной пилой важно для полупроводниковой и фотоэлектрической промышленности, где потери материала нежелательны. Качество поверхности также важно при резке камня и бетона в строительной промышленности. Процесс резки проволочной пилой приводит к образованию шероховатости поверхности на поверхности реза. Связь между параметрами процесса (скорость проволоки, скорость подачи и натяжение проволоки) и шероховатостью поверхности была проанализирована в литературе. [5]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )