Die Einflussfaktoren auf die Effizienz und Lebensdauer von Diamanttrennscheiben sind unter anderem die Schnitttechnologieparameter, die Korngröße des Diamanten, die Konzentration und die Bindungshärte.
Die Schnittparameter sind die Drehzahl des Sägeblatts, die Schnittkonzentration und die Vorschubgeschwindigkeit.
1. Schnittparameter:
(1) Umfangsgeschwindigkeit des Sägeblatts: In der Praxis wird die Umfangsgeschwindigkeit des Sägeblatts durch die Anlagenbedingungen, die Qualität des Sägeblatts und das Gesteinsmaterial begrenzt. Um eine optimale Standzeit und Schnittleistung zu erzielen, muss die Umfangsgeschwindigkeit des Sägeblatts je nach Gesteinsart gewählt werden.
Beim Schneiden des Granits sollte die Umfangsgeschwindigkeit des Sägeblatts im Bereich von 25 m bis 35 m/s gewählt werden.
Bei Granit mit hohem Quarzgehalt und hoher Schnitthärte sollte die Umfangsgeschwindigkeit des Sägeblatts im unteren Bereich liegen.
Für die Herstellung von Granitfliesen muss der Durchmesser des verwendeten Sägeblatts kleiner sein, und die Umfangsgeschwindigkeit kann bis zu 35 m/s betragen.
(2) Schnitttiefe: Die Schnitttiefe hängt von Faktoren wie Diamantabrieb, Schnitteffektivität, Sägeblattspannung, Gesteinsbeschaffenheit und weiteren wichtigen Parametern ab. Im Allgemeinen sollte bei hohen Schnittgeschwindigkeiten von Diamantsägeblättern eine geringe Schnitttiefe gewählt werden. Nach aktuellem Stand der Technik liegt die Schnitttiefe zwischen 1 mm und 10 mm.
Beim Schneiden von Granitblöcken mit einem Trenntrennscheibenblatt großen Durchmessers sollte die Schnitttiefe normalerweise zwischen 1 mm und 2 mm liegen und die Vorschubgeschwindigkeit reduziert werden. Bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten von Diamanttrennscheiben ist eine große Schnitttiefe zu wählen.
Wenn jedoch die Leistung der Sägemaschine und die Festigkeit des Sägeblatts im zulässigen Bereich liegen, sollte eine große Schnitttiefe gewählt werden, um die Schnitteffizienz zu verbessern.
Bei Anforderungen an die Bearbeitungsfläche ist eine geringe Schnitttiefe zu wählen.
(3) Vorschubgeschwindigkeit: Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der der geschnittene Stein vorgeschoben wird. Ihre Größe beeinflusst die Schnittleistung, die Belastung des Sägeblatts und die Kühlung im Bereich des Sägeblatts. Ihr Wert ist entsprechend der Gesteinsart zu wählen. Im Allgemeinen sollte beim Schneiden von weichem Gestein wie Marmor die Vorschubgeschwindigkeit erhöht werden; eine niedrigere Vorschubgeschwindigkeit kann die Schnittleistung verbessern.
Zum Schneiden von feinkörnigem und homogenem Granit sollte die Vorschubgeschwindigkeit erhöht werden. Bei zu geringer Vorschubgeschwindigkeit verschleißt das Segment schneller. Beim Schneiden von grobkörnigem und ungleichmäßig weichem und hartem Granit hingegen muss die Vorschubgeschwindigkeit reduziert werden, da es sonst zu einem Vibrationseffekt des Sägeblatts und zum Bruch der Diamanten kommen kann, was die Schneidleistung verringert.
Die Vorschubgeschwindigkeit beim Granitschneiden liegt üblicherweise im Bereich von 9 m bis 12 m/min.
2. Weitere Einflussfaktoren
(1)Diamantkörnung: Die übliche Diamantkörnung liegt im Bereich von 30/35 bis 60/80.
Bei härteren Steinen sollte feines Schleifpapier gewählt werden. Denn bei gleichem Druck gilt: Je feiner die Diamantkörnung, desto schärfer, was das Schneiden harter Steine erleichtert. Für eine hohe Schnittleistung bei Sägeblättern mit großem Durchmesser empfiehlt sich grobes Schleifpapier, z. B. 30/40 oder 40/50. Sägeblätter mit kleinem Durchmesser hingegen weisen eine geringere Schnittleistung auf und erfordern eine glatte Schnittfläche. Hierfür sind feinere Körnungen wie 50/60 oder 60/80 besser geeignet.
(2) Segmentkonzentration: Die Segmentkonzentration ist die Diamantverteilungsdichte in der Arbeitsfläche (mittlere Diamantmenge pro Flächeneinheit). Gemäß „Standard“ beträgt die Konzentration bei 4,4 Karat Diamanten pro Zentimeter Arbeitsfläche 100 % und bei 3,3 Karat 75 %.
Die Volumenkonzentration gibt den prozentualen Anteil der Diamanten am Volumen eines Segments an. Sie beträgt 100 %, wenn die Diamanten ein Viertel des Gesamtvolumens einnehmen. Eine höhere Diamantkonzentration verlängert die Standzeit des Sägeblatts, da sie die durchschnittliche Schnittkraft pro Diamant reduziert. Eine größere Schnitttiefe führt jedoch zu höheren Kosten. Daher existiert eine optimale Konzentration, die mit steigender Schnittleistung zunimmt.
(3) Härte der Segmentverbindung: Im Allgemeinen gilt: Je höher die Härte der Verbindung, desto höher die Verschleißfestigkeit. Daher sollte die Härte der Verbindung beim Schneiden von stark abrasivem Gestein höher sein; beim Schneiden von weicherem Gestein niedriger; und beim Schneiden von stark abrasivem und hartem Gestein mittel.
(4) Krafteinwirkungen, Temperatureinwirkungen und Schleifverschleiß: Diamantkreissägeblätter sind beim Schneiden von Stein abwechselnd Zentrifugalkräften, Schnittkräften und Schnittwärme ausgesetzt. Durch die Einwirkung von Kraft und Temperatur entsteht Verschleiß am Diamantkreissägeblatt.
(a): Krafteinwirkung: Beim Sägen wirkt auf das Sägeblatt eine Axialkraft sowie eine Tangentialkraft. Zusätzlich wirken Kräfte in Umfangsrichtung und Radialkräfte, die zu einer axialen, schalenförmigen Verformung des Sägeblatts in radialer Richtung führen. Diese Verformungen verursachen einen unebenen Gesteinsschnitt, Materialverlust, verstärkte Schnittgeräusche und Vibrationen, was zu vorzeitigem Bruch der Diamantagglomerate und einer verkürzten Standzeit des Sägeblatts führt.
(b): Temperatureinfluss: Die traditionelle Theorie besagt, dass der Einfluss der Temperatur auf den Schneidprozess hauptsächlich in zwei Aspekten besteht: Erstens führt er zur Agglomeration der Diamantgraphitisierung; zweitens verursacht er durch die Wärmekraft zwischen Diamant und Matrix ein vorzeitiges Ablösen der Diamantpartikel.
Die neue Studie zeigt Folgendes: Die beim Schneidprozess entstehende Wärme konzentriert sich in der einfallenden Agglomeration. Die Lichtbogentemperatur ist nicht hoch und liegt im Allgemeinen zwischen 40 und 120 °C. Die Temperatur am Schleifpunkt ist höher und liegt im Allgemeinen zwischen 250 und 700 °C. Kühlflüssigkeit senkt lediglich die Durchschnittstemperatur der Lichtbogenzone; die Schleifmitteltemperatur wird weniger beeinflusst.
Die Temperatur führt also nicht zu einer Graphitverkohlung, sondern verursacht Reibung zwischen dem Schleifmittel und dem Werkstück, Leistungsänderungen sowie zwischen dem Diamanten und den Additiven, thermische Spannungen, die zum grundlegenden Versagensmechanismus des Diamanten führten.
Dies deutet darauf hin, dass der Temperatureinfluss den größten Einfluss auf den Klingenbruch hat.
(c): Verschleißschäden: Aufgrund der Kraft- und Temperaturbelastung unterliegt das Sägeblatt nach einer gewissen Schnittzeit einem Verschleiß. Diese Verschleißschäden äußern sich in Form von abrasivem Verschleiß, lokalem und großflächigem Zerkleinern sowie Abplatzungen und mechanischem Abrieb in Schnittrichtung.
Abrasiver Verschleiß: Durch die ständige Reibung der Diamantpartikel an den Werkstücken wird die Schneidkante passiviert, was zu einem Verlust der Schneidleistung und erhöhter Reibung führt. Die Schnittwärme bewirkt eine dünne Graphitschicht auf der Oberfläche der Diamantpartikel, wodurch die Härte stark abnimmt und der Verschleiß zunimmt: Die Oberfläche der Diamantpartikel ist wechselnder thermischer Belastung ausgesetzt und muss gleichzeitig der Belastung durch den wechselnden Schnitt standhalten. Dadurch entstehen Ermüdungsrisse, die teilweise zum Bruch führen und eine scharfe neue Schneide freilegen – ein ideales Verschleißmuster. Großflächiger Bruch: Die Diamantpartikel halten der Stoßbelastung stand, wodurch mehr Partikel und Körner vorzeitig verbraucht werden. Ablösung: Die wechselnde Schnittkraft bewirkt, dass die Diamantpartikel im Bindemittel in Bewegung geraten und sich lösen. Gleichzeitig verschleißt das Bindemittel während des Sägeprozesses und wird durch die Schnittwärme weicher. Dadurch verringert sich die Haltekraft des Bindemittels. Wenn die Schnittkraft auf die Partikel größer ist als die Haltekraft, lösen sich die Diamantpartikel. Die Art des Verschleißes der Diamantpartikel hängt eng mit der Belastung und der Temperatur zusammen. Beides hängt vom Schneidprozess sowie den Kühl- und Schmierbedingungen ab.