تشمل العوامل المؤثرة على كفاءة شفرة الماس وعمرها الافتراضي معايير تكنولوجيا القطع، وحبيبات الماس، والتركيز، وصلابة الرابطة، وما إلى ذلك.
تتضمن معايير القطع سرعة دوران الشفرة، وتركيز القطع، وسرعة التغذية.
1. معيار القطع:
(1) السرعة الخطية للشفرة: في العمل العملي، تُحدَّد السرعة الخطية للشفرة بظروف المعدات وجودة الشفرة ونوع الحجر. ولضمان أفضل عمر تشغيلي وكفاءة للقطع، يجب اختيار السرعة الخطية للشفرة بناءً على طبيعة الحجر المختلفة.
عند قطع الجرانيت، يجب اختيار السرعة الخطية للشفرة في نطاق 25 م إلى 35 م/ث.
بالنسبة للجرانيت ذي المحتوى العالي من الكوارتز والذي يتطلب قطعًا صعبًا، يجب أن تكون السرعة الخطية للشفرة في الحد الأدنى.
لإنتاج بلاط الجرانيت، يجب أن يكون قطر الشفرة المستخدمة أصغر، ويمكن الوصول إلى السرعة الخطية إلى 35 م/ث.
(2) عمق القطع: يرتبط عمق القطع بعوامل عديدة، منها تآكل الماس، وكفاءة القطع، وحالة إجهاد الشفرة، ونوع الحجر، وغيرها. عمومًا، عند استخدام سرعة خطية عالية لشفرة منشار الماس، يُنصح باختيار عمق قطع صغير. وفقًا للتقنيات الحالية، يتراوح عمق القطع بين 1 مم و10 مم.
عادةً، عند استخدام شفرة ذات قطر كبير لقطع كتل الجرانيت، يجب ضبط عمق القطع بين 1 و2 ملم، مع تقليل سرعة التغذية. أما عند استخدام شفرة ماسية ذات سرعة خطية عالية، فيُفضل اختيار عمق قطع كبير.
ولكن، عندما يكون أداء آلة المنشار وقوة الشفرة ضمن النطاق المسموح به، اختر عمق قطع كبير لتحسين كفاءة القطع.
عند وجود طلب على سطح المعالجة، يجب اعتماد عمق قطع صغير.
(3) سرعة التغذية: هي سرعة تغذية الحجر المقطوع. يؤثر حجمها على كفاءة القطع، وإجهاد الشفرة، وظروف تبريد منطقة الشفرة. تُختار قيمتها وفقًا لنوع الحجر. عمومًا، عند قطع الأحجار اللينة، كالرخام، يجب زيادة سرعة التغذية، بينما يُفضّل خفضها لتحسين كفاءة القطع.
لقطع الجرانيت ذي البنية الحبيبية الدقيقة والمتجانسة، يجب زيادة سرعة التغذية، فإذا كانت السرعة منخفضة، سيتعرض الجزء للتآكل بسهولة. أما لقطع الجرانيت ذي البنية الحبيبية الخشنة وغير المتجانس بين اللين والصلب، فيجب تقليل سرعة التغذية، وإلا فقد يتسبب ذلك في اهتزاز الشفرة وكسر الماس، مما يقلل من كفاءة القطع.
يتم اختيار سرعة تغذية قطع الجرانيت عادةً ضمن نطاق 9 م إلى 12 م/دقيقة.
2. عوامل مؤثرة أخرى
(1) حبيبات الماس: تتراوح حبيبات الماس الشائعة بين 30/35 و 60/80.
إذا كان الحجر أكثر صلابة، يُنصح باختيار حبيبات ناعمة. ففي ظل نفس ظروف الضغط، كلما كانت حبيبات الماس أدق، زادت حدتها، مما يُفيد في قطع الأحجار الصلبة. علاوة على ذلك، ونظرًا لضرورة كفاءة القطع العالية للشفرات ذات الأقطار الكبيرة، يُنصح باختيار حبيبات خشنة، مثل 30/40 أو 40/50. أما الشفرات ذات الأقطار الصغيرة، والتي تتميز بكفاءة قطع أقل وتتطلب سطحًا أملسًا للحجر، فيُنصح باختيار حبيبات ناعمة، مثل 50/60 أو 60/80.
(2) تركيز القطعة: تركيز القطعة هو كثافة توزيع الألماس في وحدة قياس مستوى العمل (متوسط وزن الألماس في وحدة المساحة). ينص المعيار على أنه عند احتواء قطعة الألماس على 4.4 قيراط لكل سنتيمتر مربع في وحدة قياس مستوى العمل، يكون التركيز 100%، وعند احتواء قطعة الألماس على 3.3 قيراط، يكون التركيز 75%.
يُشير تركيز الحجم إلى نسبة الماس في حجم القطعة، ويُعتبر التركيز 100% عندما يشغل الماس ربع الحجم الكلي. من المتوقع أن يؤدي رفع تركيز الماس إلى إطالة عمر الشفرة، لأن زيادة التركيز تُقلل من متوسط قوة القطع لكل ماسة. مع ذلك، فإن زيادة العمق ستؤدي حتمًا إلى زيادة تكلفة الشفرة. لذا، يوجد تركيز مثالي اقتصاديًا، حيث يزداد التركيز مع ارتفاع كفاءة القطع.
(3) صلابة رابطة القطع: بشكل عام، كلما زادت صلابة الرابطة، زادت مقاومة التآكل. لذا، عند قطع الأحجار شديدة الكشط، يجب أن تكون صلابة الرابطة عالية؛ وعند قطع الأحجار اللينة، يجب أن تكون صلابة الرابطة منخفضة؛ وعند قطع الأحجار شديدة الكشط والصلبة، يجب أن تكون صلابة الرابطة متوسطة.
(4) تأثيرات القوة، وتأثيرات درجة الحرارة، وتلف الاحتكاك: تتعرض شفرات المنشار الدائري الماسي أثناء عملية قطع الحجر لقوى طرد مركزي، وقوى قطع، وحرارة القطع، مما يؤدي إلى تآكلها وفقدانها.
(أ): تأثير القوة: أثناء عملية النشر، تتعرض شفرة المنشار لقوة محورية وقوة مماسية. توجد قوة محيطية وقوة شعاعية، مما يجعل شفرة المنشار تتشوه محوريًا وشعاعيًا. يؤدي كلا التشوهين إلى عدم استقامة مقطع الصخر، وهدر الحجر، وزيادة ضوضاء القطع والاهتزاز، مما يؤدي إلى تكسر مبكر لقطع الصخر، وبالتالي تقليل عمر شفرة المنشار.
(ب): تأثير درجة الحرارة: النظرية التقليدية: تأثير درجة الحرارة على عملية القطع يكون بشكل رئيسي في جانبين: أولاً، التسبب في تكتل غرافيت الماس؛ ثانياً، القوة الحرارية الناتجة عن الماس والمصفوفة وجزيئات الماس قبل الأوان.
تُظهر الدراسة الجديدة أن الحرارة المتولدة في عملية القطع تؤدي إلى تكتل المواد. درجة حرارة القوس الكهربائي ليست مرتفعة، وتتراوح عمومًا بين 40 و120 درجة مئوية. أما درجة حرارة نقطة التجليخ الكاشط فهي أعلى، وتتراوح عمومًا بين 250 و700 درجة مئوية. يعمل سائل التبريد على خفض متوسط درجة حرارة منطقة القوس الكهربائي فقط، بينما تتأثر درجة حرارة المادة الكاشطة بشكل طفيف.
لذا فإن درجة الحرارة لا تؤدي إلى تفحم الجرافيت، ولكنها تسبب احتكاكًا بين المادة الكاشطة وقطعة العمل، وتغيرات في الأداء، وبين الماس والمواد المضافة، والإجهاد الحراري، مما أدى إلى الانحناء الأساسي لآلية فشل الماس.
يشير ذلك إلى أن تأثير درجة الحرارة هو الذي يُحدث التأثير الأكبر في كسر الشفرة.
(ج): أضرار الطحن: بسبب قوة الضغط ودرجة الحرارة، تتعرض شفرة المنشار للتآكل بعد فترة من القطع. تتخذ أضرار الطحن الأشكال التالية: التآكل الكاشط، والسحق الموضعي، والسحق في مساحة واسعة، والانفصال، والتآكل الميكانيكي على طول اتجاه سرعة القطع.
التآكل الكاشط: احتكاك جزيئات الماس المستمر مع قطع التشكيل يؤدي إلى تخميل الحواف داخل السطح، مما يقلل من كفاءة القطع ويزيد الاحتكاك. حرارة القطع تُكوّن طبقة رقيقة من الجرافيت على سطح جزيئات الماس، مما يقلل الصلابة بشكل كبير ويزيد التآكل: يتعرض سطح جزيئات الماس لإجهاد حراري متناوب، بالإضافة إلى تحمله لإجهاد القطع المتناوب، مما يؤدي إلى تشقق جزئي في الشقوق الناتجة عن الإجهاد، وكشف حافة جديدة حادة، وهو نمط تآكل مثالي؛ مساحة كبيرة مكسورة: تتحمل جزيئات الماس في Qie Ruqie حمل الصدم، مما يؤدي إلى تآكل الجزيئات والحبيبات بشكل مبكر؛ الانفصال: قوة القطع المتناوبة تجعل جزيئات الماس في المادة الرابطة تهتز ثم تنفصل. في الوقت نفسه، يؤدي تآكل المادة الرابطة في عملية النشر وحرارة القطع إلى تليينها. هذا يقلل من قوة تماسك المادة الرابطة، وعندما تكون قوة القطع على الجزيئات أكبر من قوة التماسك، ستسقط جزيئات الماس. بغض النظر عن نوع تآكل جزيئات الماس، فإن الحمل ودرجة الحرارة يرتبطان ارتباطًا وثيقًا. وكلاهما يعتمد على عملية القطع وظروف التبريد والتشحيم.