Nowoczesne narzędzia polerskie

 Wśród różnych rodzajów faktur powierzchni elementów wykonanych z kamienia naturalnego, mimo wzrastającej popularności faktur palonych, groszkowanych czy sztucznie postarzonych (anticato) najbardziej popularną pozostaje tradycyjna faktura polerowana. Polerowanie wydobywa z kamienia całe piękno jego struktury, pogłębia kolorystykę ale także zwiększa odporność materiału na działanie czynników zewnętrznych. Tradycyjne techniki polerowania oraz narzędzia i materiały polerskie coraz szybciej wypierane są nowymi, bazującymi głównie na diamencie syntetycznym zatopionym w spoiwach metalowych i żywicowych. Diament jako najbardziej twardy z materiałów zapewnia znacznie większą żywotność narzędzi, większą wydajność - a co za tym idzie - niższe koszty obróbki. Przyjrzyjmy się więc tym narzędziom na przykładzie obróbki powierzchniowej płyt granitowych, najbardziej popularnym zastosowaniu narzędzi polerskich.

Polerowanie: co to takiego?

Powierzchnia płyty granitowej uzyskanej w drodze cięcia za pomocą śrutu staliwnego (traki wahadłowe) czy też tarczy diamentowej charakteryzuje się nierównościami dochodzącymi do 2-3 mm. Innym problemem jest płaskość powierzchni: często wskutek luzów maszyny czy też nieodpowiednich parametrów cięcia płyta wymaga wyrównania. Pierwszą operacją, jakiej poddaje się płytę granitową, jest operacja "kalibrowania" - zdzierania dużych nierówności. Po uzyskaniu płaskiej powierzchni, płytę poddaje się kolejnym operacjom szlifowania- polerowania, których sekwencja ma na celu stopniowe zmniejszanie nierówności (chropowatości powierzchni) aż do osiągnięcia "poleru" (nierówności 2,5 - 20 m). Operacje te przeprowadza się za pomocą materiałów ściernych o coraz mniejszej wielkości ziarna (granulacji), które dociska się i wprawia w ruch względem obrabianej powierzchni. W uproszczeniu mówiąc, używając materiału ściernego o danej wielkości ziarna niwelujemy mikronierówności powierzchni o wysokości odpowiadającej wielkości tego ziarna. Szybkość dochodzenia do faktury polerowanej zależy oczywiście od twardości obrabianego granitu, rodzaju materiału ściernego czy też samej techniki szlifowania-polerowania, ale także w nie mniejszym stopniu od liczby operacji i odpowiedniego doboru sekwencji stosowania materiałów ściernych o różnych wielkościach ziarna. W praktyce łatwo można się przekonać, że pominięcie jednej wielkości ziarna powoduje konieczność znacznego wydłużenia czasu trwania operacji z użyciem ziarna o mniejszej wielkości. Z drugiej strony często zbyteczne i niepotrzebnie wydłużające cały proces jest stosowanie materiałów ściernych o wszystkich dostępnych wielkościach ziaren.

Narzędzia

Materiały ścierne w luźnej postaci obecnie rzadko używane są do polerowania granitu.

Najczęściej spotykane narzędzie szlifiersko-polerskie składa się z materiału ściernego zatopionego w spoiwie i posiada formę i chwyt odpowiedni do zastosowania na danej maszynie. Wśród najbardziej popularnych materiałów ściernych oprócz karborundu, korundu czy elektrokorundu coraz powszechniej stosowany jest diament syntetyczny. Ten najbardziej twardy ze znanych materiałów (140 razy bardziej odporny na ścieranie niż korund) w ostatnich latach staje się podstawowym materiałem przy produkcji narzędzi szlifiersko-polerskich. W chwili obecnej dostępne są zarówno diamentowe segmenty szlifierskie (30 - 120 mesh*), jak i polerskie (120 - 1800 mesh). Końcową operację wykonuje się w dalszym ciągu używając klasycznych segmentów LUX.

* MESH - wielkość ziarna określona rozmiarem sita, przez które jest przesiewane; liczba określa ilość otworów sita na jednostce powierzchni Klasyczne spoiwa magnezytowe mają zastosowanie jedynie w produkcji narzędzi z użyciem korundu lub elektrokorundu. W narzędziach diamentowych stosuje się spoiwa metalowe (segmenty szlifierskie) lub żywicowe (segmenty polerskie).  Twardość, gęstość i odporność na ścieranie stosowanych spoiw jest różna a ich dobór odbywa się na podobnych zasadach, jakie obowiązują dla innych narzędzia diamentowych - sprowadza się do znalezienia swoistego punktu równowagi między zużywaniem się (wykruszaniem) kolejnych ziaren diamentu a ścieraniem się spoiwa. Wielki wpływ na ten proces mają, oprócz obrabianego materiału, zarówno rodzaj maszyny, jak i parametry obróbki. W praktyce korzysta się tutaj z doświadczenia producenta, którego zadaniem powinno być odpowiednie dobranie narzędzi i ustawienie parametrów pracy (np. siła docisku).Wprowadzone na rynek kilkanaście lat temu głowice wahliwe spowodowały, że najbardziej popularną formą narzędzi polerskich do obróbki płyt granitowych stały się segmenty polerskie typu „fickert", w Polsce nazywane „wagonami”. Wagony diamentowe ze spoiwem metalowym są na ogół mocowane za pomocą śrub do metalowego chwytu typu „jaskółczy ogon”. Ponieważ kształty chwytów w głowicach różnych producentów różnią się nieco, pozwala to na łatwe dopasowanie narzędzia do danej głowicy.Wagony diamentowe ze spoiwem żywicowym, podobnie jak klasyczne wagony magnezytowe, mają formę monolityczną i posiadają chwyt plastykowy, który jest na tyle elastyczny, że nie wymaga szczególnego dopasowywania do danej głowicy.

Maszyny

Operacje szlifowania i polerowania płyt granitowych można przeprowadzać na różnych rodzajach maszyn. Najbardziej popularne to:maszyna ręczna typu "kolankówka", automatyczne lub półautomatyczne polerki, mostowe linie polerskie z transporterami taśmowymi.Polerki mostowe stosowane są głównie przy produkcji średniej wielkości i do obróbki płyt raczej większej grubości (polerowanie cienkich płyt jest także możliwe, ale może sprawiać kłopot). Nowoczesne polerki mostowe, jak na przykład automatyczna maszyna T 500 firmy THIBAUT (patrz zdjęcie). Wyposażona w system automatycznej wymiany głowic, pozwala na wyposażenie każdej głowicy w wagony diamentowe o odpowiedniej wielkości ziarna i indywidualne dobranie dla nich najbardziej optymalnych parametrów pracy, zarówno siły docisku, czasu polerowania, jak i różnych typów ruchu głowicy po płycie i ich kombinacji. Pozwala to na takie zaprogramowanie maszyny, że idealny poler uzyskuje się już w pięciu operacjach (programowanie pracy pięciu głowic). W praktyce najczęściej stosuje się następującą sekwencję narzędzi:

80 - zdzierak, wagon diamentowy ze spoiwem metalowym

220 / 400 / 800 - wagony diamentowe ze spoiwem żywicowym

LUX - wagony konwencjonalne.

Przy takim rozwiązaniu uzyskuje się szybkość polerowania do 5 mkw./godz.

Linie polerskie z transporterami taśmowymi to maszyny do produkcji masowej. Budowane są zarówno do płytek o szerokości 60 cm, jak i płyt do 220 cm. Grubość płyt od 2 cm do 12 cm. Ilość zainstalowanych głowic na jednej maszynie od 12 do 20. Głowice umieszczone w moście poruszają się poprzecznie w stosunku do przemieszczających się na taśmie płyt. Nowoczesne linie polerskie posiadają system odczytu szerokości i wysokości płyt, co pozwala na sterowanie podnoszeniem i opuszczaniem głowic tak, by głowica miała kontakt z obrabianą płytą tylko w momencie, gdy płyta znajduje się pod nią. Maszyna posiada możliwość indywidualnego ustawiania punktów, w których każda z głowic podnosi się i opuszcza, oraz siły docisku. Dzięki temu zapewnia się odpowiednie warunki pracy dla wagonów polerskich o danej wielkości ziarna. Ponieważ czas kontaktu narzędzia z obrabianą płytą jest limitowany prędkością przesuwu taśmy oraz prędkością ruchu poprzecznego mostu, jasne staje się, że aby uzyskać odpowiedni efekt przy pracy narzędziem o danej wielkości ziarna, należy odpowiednio dobrać siłę docisku, twardość spoiwa i ewentualnie założyć identyczne wagony na dwu lub trzech kolejnych głowicach. Ograniczeniem są oczywiście możliwości maszyny, w szczególności mała liczba głowic nie pozwala na uzyskiwanie dużych szybkości polerowania a nawet może powodować konieczność ponownego przejścia płyty przez linię polerską. Z doświadczenia wynika, że linie polerskie powinny posiadać 16 - 18 głowic, aby uzyskiwać dobrą jakość powierzchni w jednym przejściu przy prędkości taśmy 80 - 120 cm/min. Uzyskuje się wówczas wydajność 80 - 100 mkw./godz., zależnie od rodzaju obrabianego materiału.

Koszty polerowania

W celu określenia kosztów polerowania posłużmy się przykładem 18-głowicowej linii polerskiej JumboBright PGM firmy Gaspari Menotti, (patrz zdjęcie). Maszyna wyposażona jest w głowice sześciowagonowe, pracuje w cyklu w pełni automatycznym. System rejestruje wszystkie parametry pracy maszyny, wielkość obrabianych płyt i stopień zużycia elementów polerskich, przez co uzyskuje się pełną analizę kosztów polerowania.Powyższe koszty uwzględniają oczywiście jedynie udział narzędzi w ogólnym koszcie wytworzenia. Dodając koszty energii elektrycznej, pracy ludzkiej (1 osoba), amortyzacji maszyny, konserwacji itp. uzyskujemy całkowity koszt polerowania poniżej 4 EURO/m2.

Inne korzyści stosowania diamentowych narzędzi polerskich to:

- znacznie lepsza jakość powierzchni niż uzyskiwana metodami klasycznymi,

- zwiększenie szybkości obróbki 10-20% brak przestojów maszyny wobec dłuższej żywotności narzędzi, niższe koszty pracy ludzkiej (wystarczy jeden operator),

- mniejsze zużycie energii (20-25%) i zwiększenie żywotności elementów maszyny w związku z mniejszym obciążeniem,

- znacznie mniejsza ilość błota, niższe koszty czyszczenia maszyny,

- brak szkodliwego wpływu na środowisko, (produkty ekologiczne),

- zmniejszenie kosztów transportu i składowania materiałów polerskich (narzędzia klasyczne zajmują 250 razy większą objętość),

- mniejsze niebezpieczeństwo pęknięć płyt i uszkodzeń wobec mniejszych sił docisku.

Pamiętać jednak należy, że wobec wyższych kosztów jednostkowych narzędzi, ich stosowanie wymaga dobrego stanu maszyny, w szczególności zaś głowic. Wobec powyższych zalet wydaje się, że stosowanie diamentowych narzędzi polerskich wkrótce stanie się tak powszechne, jak stosowanie tarcz diamentowych do cięcia kamienia.

• « poprz.
• nast. »