Les facteurs influençant l'efficacité et la durée de vie des lames diamantées sont les paramètres technologiques de coupe, le grain du diamant, sa concentration, la dureté du liant, etc.
Les paramètres de coupe sont la vitesse de rotation de la lame, la concentration de coupe et la vitesse d'avance.
1. Paramètre de coupe :
(1) Vitesse linéaire de la lame : En pratique, la vitesse linéaire de la lame est limitée par l’état de l’équipement, la qualité de la lame et le type de pierre. Pour optimiser la durée de vie et l’efficacité de coupe, il convient de choisir la vitesse linéaire de la lame en fonction des caractéristiques de la pierre.
Lors de la découpe du granit, la vitesse linéaire de la lame doit être sélectionnée dans la plage de 25 m à 35 m/s.
Pour le granit à forte teneur en quartz et difficile à couper, la vitesse linéaire de la lame doit être considérée comme minimale.
Pour la production de carreaux de granit, le diamètre de la lame utilisée doit être plus petit et la vitesse linéaire peut atteindre 35 m/s.
(2) Profondeur de coupe : la profondeur de coupe dépend de l’abrasion du diamant, de l’efficacité de la coupe, des contraintes exercées sur la lame, de la nature de la pierre et d’autres paramètres importants. Généralement, à vitesse linéaire élevée, il convient de choisir une faible profondeur de coupe. Selon les technologies actuelles, la profondeur de coupe recommandée se situe entre 1 et 10 mm.
Normalement, pour la découpe de blocs de granit avec une lame de grand diamètre, la profondeur de coupe doit être maintenue entre 1 et 2 mm, et la vitesse d'avance réduite. En revanche, avec une lame diamantée à vitesse linéaire élevée, il convient d'opter pour une grande profondeur de coupe.
Mais, lorsque les performances de la scie et la résistance de la lame sont dans la plage autorisée, sélectionnez une grande profondeur de coupe pour améliorer l'efficacité de la coupe.
Lorsqu'une exigence relative à la surface de traitement est formulée, il convient d'adopter une faible profondeur de coupe.
(3) Vitesse d'avance : la vitesse d'avance correspond à la vitesse à laquelle la pierre est déplacée lors de la coupe. Elle influe sur l'efficacité de la coupe, les contraintes exercées sur la lame et le refroidissement de cette dernière. Sa valeur doit être choisie en fonction de la nature de la pierre. Généralement, pour les pierres tendres comme le marbre, il est conseillé d'augmenter la vitesse d'avance ; à l'inverse, une vitesse d'avance plus faible permet d'améliorer l'efficacité de la coupe.
Pour usiner du granit à grain fin et homogène, il convient d'augmenter la vitesse d'avance. Une vitesse trop faible risque d'user prématurément le segment de coupe. En revanche, pour usiner du granit à grain grossier et de texture irrégulière, tantôt tendre, tantôt dur, il est nécessaire de réduire la vitesse d'avance. Une vitesse trop faible pourrait provoquer des vibrations de la lame et la rupture du diamant, réduisant ainsi l'efficacité de coupe.
La vitesse d'avance du granit à découper est généralement choisie entre 9 et 12 m/min.
2. Autres facteurs d'influence
(1)Grain de diamant : les grains de diamant courants se situent dans la gamme de 30/35～60/80.
Si la pierre est dure, il convient de choisir un grain fin. En effet, à pression égale, plus le diamant est fin, plus il est tranchant, ce qui est avantageux pour la coupe des pierres dures. De plus, pour une efficacité de coupe élevée sur les lames de grand diamètre, il est généralement préférable d'opter pour des grains grossiers, tels que 30/40 ou 40/50. En revanche, les lames de petit diamètre, nécessitant une efficacité de coupe moindre et une section transversale de la pierre lisse, sont plus appropriées ; il est donc conseillé de choisir des grains fins, tels que 50/60 ou 60/80.
(2) Concentration de segment : La concentration de segment correspond à la densité de distribution des diamants dans la monture (poids moyen de diamants par unité de surface). La norme prévoit une concentration de 100 % pour une monture contenant 4,4 carats de diamants par centimètre carré, et de 75 % pour une monture contenant 3,3 carats.
La concentration volumique correspond au pourcentage de diamants dans le volume d'un segment. Elle est de 100 % lorsque les diamants occupent un quart du volume total. Augmenter la concentration de diamants permet d'allonger la durée de vie de la lame, car cela réduit la force de coupe moyenne de chaque diamant. Cependant, augmenter la profondeur de gravure engendre inévitablement un surcoût pour la lame. Il existe donc une concentration optimale, qui permet d'obtenir une efficacité de coupe élevée.
(3) Dureté du liant du segment : En général, plus la dureté du liant est élevée, plus sa résistance à l’usure est importante. Ainsi, lors de la découpe de pierres très abrasives, la dureté du liant doit être plus élevée ; lors de la découpe de pierres plus tendres, la dureté du liant doit être plus faible ; lors de la découpe de pierres à la fois très abrasives et dures, la dureté du liant doit être moyenne.
(4) Effets de la force, de la température et de l'usure par rectification : lors de la coupe de la pierre, les lames de scie circulaires diamantées subissent alternativement la force centrifuge, la force de coupe et la chaleur de coupe. Les effets de la force et de la température entraînent l'usure de la lame et donc des pertes.
(a) : Effet de la force : lors du sciage, la lame est soumise à une force axiale et à une force tangentielle. Des forces circonférentielles et radiales s'exercent également, provoquant une ondulation axiale et radiale de la lame. Ces déformations entraînent une section de roche non rectiligne, des déchets de pierre, un bruit de coupe accru, des vibrations plus intenses et une rupture prématurée des agglomérats de diamant, réduisant ainsi la durée de vie de la lame.
(b) : Effet de la température : la théorie traditionnelle : l'impact de la température sur le processus de coupe se manifeste principalement sous deux aspects : premièrement, provoquer l'agglomération de la graphitisation du diamant ; deuxièmement, la force thermique causée par le diamant et la matrice et le détachement prématuré des particules de diamant.
La nouvelle étude montre que la chaleur générée lors du processus de coupe provoque l'agglomération des particules. La température de l'arc n'est pas élevée, généralement entre 40 et 120 °C. La température du point de meulage de l'abrasif est plus élevée, généralement entre 250 et 700 °C. Le liquide de refroidissement ne réduit que la température moyenne de la zone de l'arc ; la température de l'abrasif est peu affectée.
La température n'entraîne donc pas de carbonisation du graphite, mais provoque des changements de performance du frottement entre l'abrasif et la pièce, et entre le diamant et les additifs, une contrainte thermique, ce qui conduit au mécanisme de rupture fondamental du diamant par flexion.
Cela indique que l'effet de la température est le facteur qui a le plus d'impact sur la rupture des lames.
(c) : Dommages par meulage : sous l'effet de la force et de la température, la lame de scie s'use après une période de coupe. Ces dommages se manifestent par : usure abrasive, écrasement localisé, écrasement sur une large zone, détachement, abrasion mécanique dans le sens de la vitesse de coupe.
Usure abrasive : le frottement constant des particules de diamant avec les pièces de coupe entraîne une passivation des arêtes, une perte de performance de coupe et une augmentation du frottement. La chaleur de coupe provoque la formation d'une fine couche de graphitisation à la surface des particules de diamant, réduisant considérablement leur dureté et augmentant l'usure. La surface des particules de diamant est soumise à des contraintes thermiques alternées, ainsi qu'à la contrainte de coupe alternée. Des fissures de fatigue apparaissent partiellement, révélant une nouvelle arête vive : il s'agit d'un mode d'usure idéal. Grande zone de rupture : les particules de diamant, soumises à une charge d'impact importante, subissent une usure prématurée. Détachement : la force de coupe alternée provoque le détachement des particules de diamant dans le liant. Parallèlement, l'usure et la chaleur de coupe ramollissent le liant, diminuant ainsi sa force de maintien. Lorsque la force de coupe exercée sur les particules dépasse cette force de maintien, les particules de diamant se détachent. Quel que soit le type d'usure, la charge et la température auxquelles les particules de diamant sont soumises sont étroitement liées. Ces deux éléments dépendent du processus de découpe ainsi que des conditions de refroidissement et de lubrification.