DataLife Engine > Версия для печати > Способи обробки гірських порід

Міністерствоосвіти і науки Російської Федерації

Федеральне агентствоза освітою

Курсоваробота

по ОТКД

по темі: В«Способи обробки гірських порід (ручна і механічна обробка)В»

Зміст

Введення

1. Історичний образ огляд первісної обробки каменю

1.1 Залягання гірських порід. Зовнішнійвид. Структура, текстура гірських порід Південного Уралу

2. Устаткування для механічноїобробки каменю

2.1. Машини для різання і обробкикаменю

2.2 Загальна характеристикакаменеобробних машин та інструментів

2.3 Сучасні способи обробкиприродного каменю

3. Дослідження гірських порід

3.1 Фізико-механічні властивостігірських порід

3.2 Способи обробки природного каменю

Висновок

Використана література

Введення

Земну кору складаютьгірські породи, тобто природні тіла, утворені окремими мінералами або їхсполуками. Гірські породи, що складаються з одного мінералу, називаютьсямономінеральних, а з декількох - полімінераль.

І тим і іншим притаманнийдвоїстий характер. З одного боку, це мінерали або мінеральніз'єднання, у яких вивчають структуру, хімічний і мінералогічний складиі фізичні властивості, з іншого - це геологічні тіла, що утворили земнекору, і у них відповідно вивчають форми залягання, тріщинуватість, явищавивітрювання та ін

Відомо близько тисячівидів гірських порід, з яких більш широке поширення маютьполімінеральні породи, наприклад граніт, складається з польового шпату, слюди ікварцу. До мономінеральних порід відносяться кварцит, що складається з одногомінералу кварцу, і мармур - з одного мінералу кальциту. Тут маються на увазіголовні мінерали з переважаючим питомою вагою в загальному складі гірської породи.Незначні домішки інших мінералів, наприклад слюди і хлориту у кварцуабо доломіту, магнію і марганцю в мармурі, при цьому не враховуються.

Мінералогічний іхімічний склади, структуру, поширення, класифікацію та умовиутворення гірських. порід вивчає наука петрографія. Назва її походить відгрецьких слів В«петраВ» - скеля, камінь і В«графоВ» - пишу, що в буквальномуперекладі означає - опис каменю.

Згідно з данимипетрографії, всі гірські породи в залежності від умов утворення поділяються натри групи: первинні, або вивержені, вторинні, або осадові, івидозмінені, або метаморфічні. Вивержені породи називають такожмагматичними. Розподіл зазначених порід в земній корі наступне: 95%загального об'єму земної кори - вивержені породи, 4% - метаморфічні, 1% -осадові.

У своїй основі всі групигірських порід утворилися з магми, яка виникає в надрах землі у виглядіскладного силікатного розплаву, насиченого газами і парами води. Магма - словогрецьке і в перекладі означає місиво, або тісто.

Первинні породиутворюються з магми безпосередньо і в залежності від умов її остиганняділяться на глибинні, або інтрузивні, і на излившиеся, або еффузівние, гірськіпороди. Природно, що излившиеся породи є аналогами глибинних. Ціназви походять від відповідних латинських слів В«інтрузіїВ» - впровадження таеффузіі В»- вилив.

Глибинні породизароджуються з розплавленої магми, яка, прориваючись по тріщинах земноїкори, застигає в її надрах в умовах високого тиску і поступовогозниження температури, В цьому випадку всі складові частини магми встигають викристалізуватися,а самі кристали досягають значних розмірів. В результаті утворюютьсящільні породи з Повнокристалічна структурою типу граніту, що залягаютьвеликими масивами.

ізлівшіеся породиформуються на поверхні землі при виверженні магми, коли вона втрачає гази іпереходить у лаву в умовах низького тиску і різкого пониження температури. Вцьому випадку складові частини магми не встигають повністю кристалізуватися. Врезультаті утворюються породи з достатком аморфного скла, часто з великою пористістюнаприклад базальт.

В цілому структураізлівшіхся порід носить назву порфіровою і характеризується вкрапленнямпорівняно великих кристалів в щільну основну масу породи. У випадку,коли жоден мінерал не встигає кристалізуватися, порода цілком складається знекристаллического скловати речовини і структура її відповідноназивається скловатою. Її мають так звані вулканічні скла - пемза,обсидіан, кремній і вермикуліт.

Вторинні, або осадові,породи утворилися в результаті руйнування первинних гірських порідвивітрюванням, а також із продуктів життєдіяльності рослинних і твариннихорганізмів, що населяють великі водні басейни.

Осадові гірські породи вЗалежно від походження прийнято поділяти на механічні, абоуламкові, відкладення, хімічні опади і органогенні породи. Механічнівідкладення, в свою чергу, поділяються на пухкі і зцементовані. Грубі уламкиприйнято також розділяти на незграбні і окатанниє.

Обгрунтування виборутеми проекту Природний камінь - природнийкамінь - матеріал універсальний, більшість речей, які нас оточують, можнавиконати в камені. Дозволю тут згадати про двох основних характеристикахпредмета: краса і функціональність. З точки зору краси, природний каміньконкурентоспроможний у всіх відносинах, і обмеження на його застосуваннянакладає, тому раціональна складова. Але не будемо про недоліки.Журнальний столик, обідній або різьблений стіл "боса" - це краса,статус, це "витонченість в силі". Безшовні мозаїки перетворять ваш підлогу вданий килим, один-єдиний і неповторний, а панно пожвавить стіну, наповнивши інтер'єрхитромудрим орнаментом, або тотемом. Ще більший інтерес до каменя в менез'явився в плині навчання Каменеобробний майстерності яке виклалимені в стінах магу, тому я вирішив вибрати дану тему свого курсовогопроекту. Камінь красивий, витончений, завжди оригінальний від природи а при обробці набуваєбудь лінії і зачаровує своєю красою. і ось хотів би поділитисяпропонованої інформацією про такому прекрасному природному матеріалі як гірськийкамінь.

Мета курсової роботи: Вивченняспособів обробки гірських порід

Предмет курсової роботи: Технологіяобробки гірських порід

Об'єкт вивчення: Способиобробки гірських порід (ручна і механічна обробка)

Практична значимість: Використанняв практичних умовах навчальних майстерень способів обробки гірських порід

гірська породакамінь обробка

1.Історичнийоглядпервісної обробки каменю

Заміру ускладнення господарської діяльності людина стала відчувати потребу вбільш досконалих інструментах з ретельно обробленими лезами.

Виготовленняїх вимагало нових прийомів в обробці каменю. Близько восьми тисяч років тому людиосвоїли Первісна кремнієва пила техніку пиляння, свердління і шліфування. Цівідкриття були настільки важливі, що викликали справжню революцію в розвиткусуспільства, названу неолітичною революцією.

Пилятилюдина навчилася тоді, коли помітив, що зазубрений ніж ріже краще, ніжгладкий. Як відомо, дія пилки засноване на тому, що її різці, або зуби,при русі смуги послідовно проникають в матеріал і знімають в ньому шар певної глибини. Виходить як би система ножів. Найдавніша що дійшла до нас примітивна пилабула цілком виготовлена вЂ‹вЂ‹з кременю.

Роботана ній вимагала великих фізичних зусиль, але дозволяла успішно справлятися зрозпилювання дерева і кістки. Пиляння каменю забирало ще більше часу і сил. Вонорозвивалося поступово, проте тільки в епоху неоліту ця техніка отрималашироке поширення. Пилкою зазвичай служила кремнієва зубчаста пластинка, підяку підсипали змочений водою кварцовий пісок. Пиляння рідко було наскрізним. Зазвичай майстер робив тільки глибокий надпил, а потімрозрахованим ударом дерев'яної калатала розламував камінь на дві частини.Завдяки пиляння людям стали доступні правильні

Різніспособи свердління каменю (по С.А. Семенову):1) одноручне свердло безрукоятки; 2) - 3) свердлоз рукояткою;

4)дворучне свердло; 5) свердло мбовамбов (НоваГвінея) геометр...ичні форми виробів, що було дуже істотно при виготовленні інструментів.

Одночасноз пилением розвивалася техніка свердління каменю. Цей прийом був дуже важливим привиготовленні складових інструментів.

Людидавно помітили, що самі зручні і міцні сокири виходять тоді, колирукоятка щільно забивається в отвір самого сокири, а не прив'язується донього. Але як зробити правильний отвір у твердому камені? Відповідь на це важливепитання було багато тисячоліть прихований від людини. Як і у випадку з пилением,стародавні майстри освоїли спочатку свердління м'яких матеріалів. У найдавнішічаси, коли людині потрібно було зробити отвір у дереві або кістці, вінвдавався до вибивання.

ЗаПринаймні, саме таким способом ще недавно робили отвори деякіпримітивні народи. Можливо, що саме

Розпилюваннякаменю за допомогою різця-скребка при цій операції, обертаючив отворі кам'яний пробійник, древній майстер виявив, що висвердлювання вимагає набагато менших зусиль. Свердління малоще й те важлива перевага, що дозволялоробити отвір у твердих і крихких матеріалах.Перше свердло, мабуть, являло собою звичайну палицю, до кінцяякої було прироблено кам'яне вістря. Майстер просто катав її між долонь.

Значнийзрушення в свердлінні стався після того, як в неолітичну епоху був винайденийЛучкова спосіб, при якому обертання свердла досягалосяза рахунок повороту лука. Однією рукою майстер похитував цибулю, а інший притискавсвердло зверху. Потім кам'яне свердло стали заміняти порожнистої кісткою тваринного великого діаметру. Всередину неї засипавсякварцовий пісок, який грав роль абразиву. Це було принципове і дуже важливеудосконалення, значно розширила можливості свердління. В ході роботи пісок поступово просипався з порожнини свердла під країкоронки і повільно стирається просвердлюютькамінь. Оскільки успіх свердління підчому залежав від сили натиску, пізніше стали застосовувати штучні обважнювачі.Коли ж пиляння і свердління було доповнено шліфуванням, стародавня людина повністюопанував всією технологією обробки каменю. Відтепер для нього не було нічогонеможливого - він міг надавати виробу будь-яку бажану форму і при цьомуграні завжди залишалися гладкими і рівними. Істотна відмінність шліфування каменювід інших способів обробки полягало в тому, що можна було видаляти матеріалдуже малими і рівними шарами, причому одночасно зовсім поверхнізаготовки. Завдяки цьому відкрилася можливість створювати інструментиправильних геометричних форм з гладкою поверхнею. Шліфування дозволялаобробляти матеріал будь-якої форми, будови та твердості. На ранніх етапахзаготівлю, мабуть, просто шліфували про шорсткий камінь. Потім між заготівлею ташліфувальним каменем стали підсипати кварцовий пісок. Це помітно прискорилопроцес обробки. Нарешті, був освоєний процес мокрої шліфовки, колишліфувальну плиту рясно і часто поливали водою. Таким чином час шліфуваннянавіть дуже твердої заготовки скоротилосядо декількох годин (так, за спостереженнями Семенова, на виготовлення шліфованогосокири з нефриту йшлодо 25 годин безперервноїроботи). Для остаточної обробки і поліровки стародавні майстри в деяких місцях застосовували дуже дрібний пемзовий порошок,який наносили за допомогою шматочка шкіри. Мистецтво полірування доходило до такої висоти, що в деяких місцяхпрактикувалося виробництво кам'яних дзеркал, цілком придатних для вживання(На Гаваях такі дзеркала робили з базальту, вдоколумбівської Мексиці - з обсидіану).

Шліфуванняі полірування з'явилися останніми ланками в довгому ланцюгу історії обробки каменю.

Новіприйоми обробки дозволили людині освоїти більш тверді породи каменю: нефрит, жадеїт, яшму, базальт, діорит і т. д.Ці матеріали були більш зручні для виготовленняінструментів, в яких використовувалася сила удару (наприклад, сокир), ніжкрихкий кремінь. До того ж кремінь був зовсім непридатний для свердління йпогано піддавався шліфовці.

1.1Залягання гірських порід

Залягання гірських порід(Геологічні), форми і просторове положення гірських порід в земній корі.Осадові і метаморфічні гірські породи залягають зазвичай у вигляді шарів абопластів, обмежених приблизно паралельними поверхнями. Осадовіпороди при непорушеному первинному їх заляганні розташовуються майжегоризонтально, рідше вони мають первинний нахил в одну сторону або вигини,обумовлені рельєфом тієї поверхні, на якій відкладалися. Порушенняпервісного З. р. п. або їх дислокації викликаються двома причинами:ендогенними, до яких відносяться тектонічним рухи, і екзогенними, як,наприклад, діяльність поверхневих і особливо грунтових вод, викликаютьзсуви, обвали, розчинення порід і ін

За умовами накопиченняосадових гірських порід виділяють 3 види З. р. п.: трансгресивний залягання,регресивне залягання і міграційне залягання.

За характером порушеньрозрізняють 3 головні групи З. р. п.: складчасті, або плікатявние (без розривусуцільності пластів), розривні, або диз'юнктивні (з розривом), і формипорушення, пов'язані з впровадженням (проривом) магматичних мас абовисокопластичних порід (солі, гіпси) в раніше утворилися товщі гірських порід.

Серед складчастих формпорушеного З. р. п. виділяються: однобічний нахил пластів під різнимикутами (моноклінальне залягання), вигини пластів з утворенням складок самихрізноманітних розмірів і форм (антиклінальними, синклінальні, прямі, косі,перекинуті та ін.) Серед розривних порушень виділяються крутопадающиепорушення, що викликають розрив суцільності пластів з рухом прилеглих блоківпорід у вертикальному, горизонтальному або похилому напрямах (скиди,взброси, зрушення, розсовуючи, надвиги). Великі, пологонаклоненние абогоризонтальні розриви із зсувом на десятки км носять назву покривів абоПокрив тектонічний. До проривається формам З. р. п. в осадових товщах відносяться діапіровиескладки (складки "з протикати пластичним ядром") і складки,виникають при впровадженні магматичних розплавів. За наявності різновіковихкомплексів шарів розрізняють 2 основних типа З. р. п.: згідне залягання і незгоднезалягання. Ці терміни використовуються для визначення стратиграфічних іструктурних взаємин. Стратиграфическое згідне заляганняхарактеризує безперервність накопичення порід; при стратиграфічної незгодів осадових, вулканогенних і метаморфічних товщах випадають окремістратиграфічні підрозділи. При структурному згодному заляганні комплексипорід різного віку залягають один на одному паралельно і комплекс верхніхшарів повторює форми залягання нижніх. При структурному незгодних заляганнінижній і верхній комплекси залягають різно, причому підстава верхньогокомплексу перекриває різні шари нижнього комплексу, що зазвичай мають більшкруті кути нахилу). Розміщення шарів на криво зрізаною ерозійними процесамиповерхні більш древньої товщі називається притуленим заляганням абоприляганням, а заповнення западин в древньому комплексі порід молодшимишарами, відкладеними швидко наступаючим морем, - інгрессівним заляганням.

Магматичні гірськіпороди мають різноманітні форми залягання. Ізлівшіеся на поверхню землілави застигають у вигляді потоків і покривів (еффузівние гірські породи); призастиганні магми на невеликій глибині від поверхні землі утворюються штоки,жили, дайки, плітообразние пологі тіла (силли), лаколіти (екструзівние ігіпабісальних гірські породи). При охолодженні магми на значних глибинах(Більше 1,5-2 км) утворюються штоки і батоліти (інтрузивні гірські породи).Положення в просторі окремих шарів і комплексів визначається виміромт. н. елементів залягання гірських порід: напрями простягання, напрямкипадіння і кута падіння. Ці елементи або заміряються за допомогою гірського компаса,або обчислюються шляхом геометричних побудов за даними структурних карт абовідміток пластів, розкритих на глибині буровими свердловинами. Сукупністьпитань, що відносяться до З. р. п., вивчається структурною геологією.

2. Обладнання для механічної обробки каменю

... Т ехнологіческій процес, в результатіякого каменю надають необхідну форму, розмір і фактуру лицьової поверхні,складається з ряду операцій, які на підприємствах в даний час виконуютьсямайже повністю механізованим способом.

З овременний технічний прогресдозволив каменеобробної промисловості застосовувати для обробки каменюрізні методи руйнування гірських порід, які поділяються на два види:механічні та фізико-технічні.

М еханіческіе методи обробки каменю,такі, як сколювання, різання і ударне руйнування, до теперішнього часує найбільш поширеними. Сколювання застосовується для отриманнябудівельних виробів з фактурою "Скелі" і проводиться, як правило,вручну за допомогою набору клинів. При цьому використовуються анізотропні і крихківластивості каменю. Останнім часом в практику все ширше впроваджуються колочние верстативідносно простий конструкції, що мають два сталевих ножа, армованихтвердосплавним інструментом, що приводяться в рух гідравлічними циліндрами.

П ри обробці каменю методом сколюваннядосягається кілька видів фактурної обробки, які поділяються нанаступні групи: фактура рельєфною і плоскою "Скелі". Першаглибини.

РельєфЦя

різцями.

КаменіПриЦе

інструментами.

Масовеметрів). У цій

ДеякіПри

Будівельні

При

Варіантомприводом.двигунів.

Маєвала.

Незважаючи наВпоставки.Маєзгоряння.

Завдяки

Особливостімоделей

Моделі

Електроннийленняммаслом, що знаходяться в паливній суміші. Конструкція кожуха приводного ременя присухий різанні захищає його від пилу, а при мокрій - від прослизання.

Незважаючи набільшу потужність, завдяки застосуванню декомпрессионного клапана моделізапускаються дуже легко. Мала маса по відношенню до потужності, вузький корпус івідпрацьована система гасіння вібрацій робить ці моделі дуже зручними вроботі.

Принеобхідності бензорізи розміщуються на спеціальному візку, яка спрощуєтранспортування, забезпечує регулювання глибини різання, може нести на собібачок для води (15 л) для мокрого різання. Конструкція візка дозволяє застосовуватибензоріз навіть у стін і крайок.

Борозники

БорозникиAtlas Copco мають високопродуктивний двигун із захистом від перевантаження,блокування шпинделя, обмежувач пускового струму для забезпечення плавногопуску.

DME-65 - посвоїми характеристиками (потужності, глибині і ширині різу, надійності конструкції)відноситься навіть не до професійного, а до промислового класу. Модель хорошадля виконання великих пазів під установку труб та інших комунікацій. Маєособливо потужний двигун, осьове обертання привода для зручності штроблення вкутах, плавне регулювання глибини і ширини реза.

Борозник івідрізні машини

DC SE 20 -відрізняється своєрідною компонуванням: майже симетричною прямокутною формою здвома рівними рукоятками. Машина спирається на направляючі колеса. Зручнірукоятки і майже 2 кіловата потужності забезпечують сталий і рівнепереміщення машини. Модель має систему обмеження пускового струму, блокуванняшпинделя при заміні дисків, регулювання ширини і глибини реза, патрубок для підключеннязовнішнього пиловідсмоктування.

DC-125S,DC-230 - відрізні ШЛІФУВАЛЬНИХ машини. Мають систему зміни диска без ключа,бистроустанавліваемий захисний кожух з обмежувачем глибини різання, блокуваннявипадкового включення, патрубок для підключення зовнішнього пиловідсмоктування.

2.2 Загальнахарактеристика каменеобробних машин та інструментів

Для обробкидекоративного каменю використовуються різні машини і застосовуються різноманітніінструменти, що забезпечують переважно механізоване виготовленнякам'яних виробів.

Машиноюназивається поєднання механізмів або пристроїв, що виконують певнідоцільні дії для перетворення енергії або інформації, а також длявиробництва корисної роботи. У відповідності з цим визначенням зазвичайвиділяють три основні групи машин: машини-двигуни, обчислювальні та робітники.

Машини-двигуниперетворять один вид енергії в інший. До них відносяться, наприклад, двигуни внутрішньогозгоряння, електродвигуни та турбіни. Цифрові і аналогові обчислювальнімашини служать для перетворення інформації. Робочі машини перетворять енергіюв конкретну роботу, в результаті якої змінюються властивості, форма, положенняі стан об'єктів праці.

Кожнаробоча машина має пристрої управління і складається з трьох основнихмеханізмів (рис. 8): двигуна, передавального механізму та виконавчого (робочого)органу.

Виконавчийорган є головною частиною будь-якої робочої машини. В залежності від складуцього механізму визначаються технологічні можливості, ступіньуніверсальності та найменування машини (фрезерний або шліфувальний верстат,верстат для бучардовкі і т. д.).

У будьробочій машині процес обробки здійснюється без безпосередньої участілюдини, так як робочим знаряддям управляє сама машина. Машину, що маєкорпусне підстава (станину), зазвичай називають верстатом.

Каменеобробнімашини входять в групу робочих машин. До них відносяться розпилювальні,фрезерно-окантовочні та шліфувально-полірувальні верстати, відповідніосновним технологічним процесам обробки каменю різкою за допомогою абразивнихматеріалів та інструментів. Крім того, до групи робочих машин можна віднестиверстати і установки для ударної та термічної обробки.

Робочиморганом більшості каменеобробних верстатів є шпиндель з насадженимна ньому інструментом. Шпиндель являє собою обертовий вал з пристроємдля закріплення інструменту. Назва його походить від німецького слова, якев буквальному перекладі означає веретено. Елементи верстата, об'єднанішпинделем, утворюють шпиндельну групу. Рухливу шпиндельну групу зазвичайназивають супортом або кареткою.

Супорт,назва якого походить від латинського слова В«супортівВ» - підводжу,підтримую, несе закріплений інструмент та забезпечує його установку іпересування відносно оброблюваного виробу. З винаходом супортаінструмент перейшов з рук робочого до механізму. Самохідний супорт поклав початоксучасним металорізальних, а також каменеобробним верстатам з розвиненимвиконавчим механізмом.

Крімшпинделя, в конструкцію каменеобробних верстатів неодмінно входять станина,головний привід і верстатна візок або стіл.

Обертання нашпиндель передається від двигуна системою передачі, яка може складатися лишез прямого муфтового з'єднання шпинделя з двигуном або ж включати редуктори(Механізми, що змінюють швидкість обертання), проміжні вали, блоки шестерень іінші порівняно складні пристрої. Взаємна зв'язок окремих елементівверстата та її робота зображується на кінематичній схемі.

Одним зосновних показників верстата, що характеризують ефективність його роботи, єпродуктивність, тобто кількість готової продукції або заготовок,виготовлених на даному верстаті в одиницю часу. Розрізняють продуктивністьтехнологічну (за чисте час роботи верстата без перерв) іексплуатаційну (фактичну), при визначенні якої враховуютьсявстановлені практикою перерви в роботі.

Інструментидля ударної обробки виготовляють з вуглецевої інструментальної сталі.Робоча частина інструментів, призначених для обробки твердих порід каменю,армується твердими сплавами, зносостійкість яких в 15-50 разів вище, ніж укращих марок інструментальних сталей.

Класифікаціямашин та інструментів

Каменеобробнімашини можуть бути класифіковані за багатьма ознаками, з яких зазвичайвиділяють характер впливу робочого інструменту на камінь, призначеннямашини, умови її роботи, конструктивне виконання і масу машини.

За характеромвпливу робочого інструменту на камінь машини можуть бути поділені наверстати і механізми для абразивної обробки (різанням, шліфуванням), ударної татермічної обробки каменю.

За призначенняммашини для абразивної обробки поділяють на три великі групи:розпилювальні, фрезерно-окант...овочні та шліфувально-полірувальні, кожна зяких у свою чергу може бути розділена за цією ж ознакою на більшдрібні групи. Так, одні верстати призначені тільки для обробки плит, іншідля виробництва профільних елементів, треті - для виготовлення предметівнародного споживання і т. д.

За умовамироботи машини підрозділяються на пересувні або переносні і на стаціонарні.Стаціонарні верстати по масі поділяються на легкі, середні і важкі. Законструктивного виконання розрізняються портальні, мостові, консольні іконвеєрні верстати.

Різноманітніінструменти, застосовувані при ударній і термічній обробці каменю, можуть бутирозділені за принципом дії на три основних види: ручні ударні,пневматичні та термічні. Залежно від призначення вони діляться наінструменти для наближеної і для точної обробки каменю.

Однойменніручні інструменти розрізняються за формою, масі, розмірам і т. д. Так, клиниможуть бути прості або складові (зі щічками). Прості клини поділяються напрямокутні і круглі, а складові - на призматичні і конічні.Закольнікі діляться на одноручні масою до 5 кг і на дворучні масою понад 5кг. Ручна скарпель відрізняється від скарпелі для рубальні молотка формоюхвостовика і т. д.

Однойменніпневматичні (перфоратори, відбійні і відбійні молотки) та термічні(Терморезакі і термоотбойнікі) інструменти розрізняються між собою за масою ірозмірами, по продуктивності, а також по витраті стиснутого повітря і пального.

2.3 Сучасніспособи обробки природного каменю

СучаснаКаменеобробна промисловість застосовує для обробки каменю різніметоди руйнування гірських порід, які поділяють на два види: механічніі фізико-механічні.

Механічні методиобробки каменю, такі як сколювання, різання і ударне руйнування, дотеперішнього часу є найбільш поширеними.

При обробці каменюсколюванням досягаються:

- фактура рельєфною іплоскою В«скеліВ». Першу отримують шляхом сколювання по периметру лицьової поверхнікаменю закольнікамі або молотком. У процесі обколювання каменю можна надатирельєф різної глибини. При розколі каменю на колочном верстаті може бутиотримана менш рельєфна фактура В«плоскої скеліВ»;

- горбиста фактура,характеризується наявністю на лицьовій поверхні рівномірно розподіленихгорбів і западин, одержуваних від обробки сколюються інструментами (шпунтомабо вузької скальпелио) або шляхом розколювання каменю на колочних верстатах;

- рифлена фактура,характеризуемая наявністю паралельних борозен з висотою рельєфу від 0,5 до 3 мм.Вона досягається шляхом обробки розпилу порід середньої твердості троянки абообробкою каменю на стругальних верстатах за допомогою гребінчастого різця.

Різання - найбільшНайпоширеніший сучасний спосіб обробки каменю. Воно виробляєтьсяштрипсовие, дискової або канатної розпилюванням.

штрипсовие розпилюванняпідрозділяється на розпилювання з застосуванням сталевої і чавунної дробу іалмазно-штрипсовие розпилювання.

Дискова розпилюваннянабуває все більш широке поширення для обробки порід будьтвердості і підрозділяється на алмазно-дискову розпилювання і дискову розпилюваннярізцями.

Канатна розпилюваннянабула поширення для різання порід різної твердості. Її розвиток іде втрьох напрямках: канатна розпилювання за допомогою абразиву, алмазно-канатнарозпилювання та розпилювання канатами, армованими твердосплавними шайбами. Приобробці м'яких порід і порід середньої твердості іноді використовують обробкукаменю струганням на спеціальних верстатах з використанням твердосплавних різців,а також точіння каменю на токарних верстатах при виробництві виробівциліндричної та інших складних поверхонь обертання.

Для відрізання плитвикористовують дискові фрези, армовані алмазом або твердим сплавом, а такожторцеві фрези.

Камені шліфуються наверстатах портального, планетарного та інших видів. Як правило, процес шліфуваннявключає п'ять етапів: грубе шліфування, чорнове шліфування, перше і другешліфування та лощіння. Шліфують камінь шліфувальними шарошки на карборундовомузерні або шліфувальним інструментом на синтетичних алмазах.

Камінь поліруєтьсяповстяними або матерчатими колами із застосуванням різних паст абополірувальним алмазним інструментом.

У практиці виробництватесаних виробів найбільш широко використовується ударне руйнування каменю,вироблене в основному вручну за допомогою клинів, закольніков, скарпелей,Бучард, шпунтів, троянок і Пневмомолоти, тобто так звані класичніметоди ударної обробки. З вищеперелічених найбільш поширенимє бучардірованіе каменю, виконуване ручними бучардами, пневмобучардамі іпневмокіянкамі з 25, 36, 64 і 100 зубами. Найчастіше цим методом готуютьщаблі, бордюри, підвалини мостів, підстави пам'ятників та ін, де досягаєтьсяточкова фактура обробки.

У промисловостігідне місце починає займати ультразвукова декоративна обробка каменю вабразивному середовищі. Процес обробки протікає повільно, але характеризуєтьсявисокою точністю.

У каменеобробкиультразвукові коливання використовують: - з метою розкриття природної фактурирозпиляних і шліфованих плит без поліровки. При цьому ультразвукове полестворюється в рідкому середовищі;

-для інтенсифікаціїіснуючих технологічних процесів шляхом накладення ультразвукових коливаньна каменеобробний інструмент;

-для ультразвуковоїрозмірної складно-профільної обробки в абразивному середовищі.

Вібраційне, абоударно-силове, різання (динамічне сколювання) засноване на використанніколивальних рухів різцевого інструменту з амплітудою 1,5-2 мм і частотою30-50 Гц. Високоефективним вважається віброрезаніе при вертикальному шаховомурозташуванні лопаткових різців на власниках.

Серед фізико-технічнихметодів обробки каменю вже знайшов широке застосування метод обробки каменютермореактивними газовими пальниками бензино-повітряної такеросиново-кисневого типів.

Бензино-повітрянітермоотбойнікі застосовують для виготовлення архітекруно-будівельних деталей імонументів з порід високої міцності. Використання термоотбойніков підвищуєпродуктивність і покращує умови праці, знижуючи при цьому собівартістьпродукції.

Обробка каменю струмамивисокої частоти найбільш придатна для приготування блоків-заготовок ввиробництві ступенів, бордюру, парапету та ін Використовують високочастотніколивання з частотою до 20 МГц. Руйнування порід струмами високої частотиудосконалюється і має велику перспективу.

Оригінальне рішення покаменеобробки представляє плазменное руйнування порід кристалічноїструктури. Випливає з плазмотрона струмінь зі швидкістю до 1000 м/с і зтемпературою до 2400 В° С практично ріже камінь.

Обробка каменю лазерамипроводиться в напрямку повного руйнування гірської породи або її ослаблення дляподальшого руйнування гірської породи механічними способами. Квантовимигенераторами практично можна ефективно руйнувати будь-яку гірську породу,надаючи їй при обробці будь-яку форму.

Перспективний спосібобробки каменю високошвидкісний водяний струменем, що подається під тиском більш10 МПа через сопло діаметром в декілька міліметрів. За рахунок кінетичноїенергії струмінь прорізає за один прохід камінь на глибину до 4 см. Якщо поєднувативодяні струмені з електрогідравлічним ефектом (пульсація струменя до 300-3000імпульсів в хвилину), то можна ефективно зруйнувати породу будь-якої міцності.

3. Дослідження гірськихпорід

В данийчас при інженерних вишукуваннях широке застосування отримали методи статичногоі динамічного зондування. Це дуже прості методи дослідженьпереважно піщаних і глинистих порід, що дають широку інформацію про їхщільності, міцності, деформаційних властивостях і однорідності. Крім того, здопомогою цих методів можна встановлювати зміна геологічного розрізу поглибині, виявляти глибину залягання і потужність слабких верств і зон щільних,міцних і корінних порід, а також зміна ступеня ущільнення, і зміцненняштучно відсипаних або намитих порід у часі. Методи ...зондуваннядозволяють отримувати необхідні дані для проектування та оцінки умовбудівництва пальових фундаментів, шпунтових огорож та інших видів будівельнихробіт.

Досліди складаютьсяв натисканні або забиванні в гірські породи зонда з конічним наконечником(Рідко грунтоноса-пробовідбірника). При статичному зондуванні зонд задавліватьв породи, при динамічному - забивається. За тим опорам, якінадають гірські породи проникненню в них зонда, судять про їх щільності,міцності та інших властивостях. Природно, що такі дослідження гірських порідне є достатньо точними, вони дають попередні, головним чиномнаближені уявлення про їх властивості. При поєднанні методів зондуванняз іншими видами геологічних робіт, результативність їх, тобто точність ідостовірність, значно підвищуються.

Статичне ідинамічне зондування - це польові експрес - методи, для інтерпретаціїрезультатів яких на попередніх стадіях вишукувань їх треба обов'язково поєднуватиз розвідувальними роботами-геофізичними і гірничо-буровими, а на детальних -використовувати в якості додаткових з метою підвищення детальності вишукуваньв цілому та вирішення спеціальних питань (наприклад, при проектуванні пальовихфундаментів та ін.)

ГОСТ 20069-74і 19912-74 і В«Вказівки щодо зондування гірських порід для будівництваВ» (СН448-72) рекомендують при інженерних вишукуваннях для конкретних будівель іспоруд зондування робити в межах їх контурів або не більше ніж в 5м від них. Для отримання порівнянних даних частина точок зондуваннярекомендується розташовувати на відстанях не більше 5 м від розвідувальних виробок,з яких проводять відбір монолітів гірських порід для лабораторнихдосліджень і виконують інші польові дослідження. Практика показує, щодані зондування необхідно розглядати спільно з даними, одержуванимипри бурінні свердловин та проходки гірничих виробок. Цього вимагають ГОСТ 20069-74 і19912-74. Глибину зондування визначають виходячи з необхідності дослідженняпевної товщі гірських порід як підстав будівель і споруд. Граничнаглибина зондування не повинна перевищувати 20-й. Область застосування статичногоі динамічного зондування в залежності від виду і фізичного станугірських порід регламентується даними, наведеними в табл.1.

Таблиця 1.

Областьзастосування статичного і динамічного зондування за СН 448-72

Вид і фізичний стан гірськихпорід Спосіб зондування

стійкості

Допускається

При

б)

г)

Загальне

При

Сучасні

Опір

Сучасні

При

Показникомв заставі.

Показникглибиною.

Основним

Дляверстати.Відоміт.п.

Найбільш

Всвердловин.

Характерпоширюються.

Для опису

, (1.1)

де -

. (1.2)

Величина

Сукупність1.ВПерейдемо1:

Загальне число

На мові

Таблиця 1

1 4 2 3 4 5 130 6 120 7 50 8 9 10 1,8 - 2,0 20 0,020

3.1 Фізико-механічнівластивості гірських порід

Основні властивості гірських порід можна підрозділити на наступні двігрупи:

1. Фізичні властивості - щільність, пористість, вологоємність,теплопровідність, провідність звуку, електричного струму та ін

2. Механічні властивості - міцність, пружність, пластичність, міцність,твердість, контактна міцність, абразивність.

Найбільший вплив на конструкцію бурильних і гірських машин надаютьмеханічні властивості гірських порід. Міцність - одне з основних механічнихвластивостей гірських порід, вона характеризує їх здатність в певних умовахсприймати ті чи інші силові дії, не руйнуючись. Критеріямиміцності є тимчасові опору одноосному стисненню (ОСЖ), розтягування(0 р ), зсуву (т). Найбільший опір гірські породи надаютьстисненню, меншу - зрушенню і найменше - розтягування.

Пружність - властивість гірської породи відновлювати свої первинніформу та обсяг щодо припинення дії зовнішніх сил. Пружні властивостіхарактеризуються модулем пружності і коефіцієнтом Пуассона.

Пластичність в протилежність пружності - властивість породи зберігатизалишкову деформацію після припинення дії зовнішніх сил.

Фортеця - здатність породи чинити опір руйнуванню від діїзовнішніх сил при різних технологічних процесах руйнування (буріння,різання, підривання та ін.) Фортеця залежить від міцності, твердості, в'язкості,пружності, мінералогічного складу і структури породи, тріщинуватості іінших факторів. Вперше необхідність сукупної кількісної оцінкиопірності порід руйнуванню для цілей ведення гірничих робіт булаобгрунтована проф. М.М. Протодьяконова (старшим), який створив відому шкалувідносної твердості гірських порід. За одиницю фортеці (F = 1) була обранапорода з тимчасовим опором одноосному стисненню, рівним 10 МПа, прироздавлюванні на пресі породного кубика; а всі гірські породи розділені надесять категорій: з коефіцієнтом фортеці від F = 20 для першої категорії(Найбільш міцні, щільні і в'язкі кварцити і базальти і ін) до F = 0,3 длядесяти категорій (пливуни, розріджений грунт та ін).

3.2 Способиобробки природного каменю

Т ехнологіческій процес, в результатіякого каменю надають необхідну форму, розмір і фактуру лицьової поверхні,складається з ряду операцій, які на підприємствах в даний час виконуютьсямайже повністю механізованим способом.

М еханіческіе методи обробки каменю,такі, як сколювання, різання і ударне руйнування, до теперішнього часує найбільш поширеними. Сколювання застосовується для отриманнябудівельних виробів з фактурою "Скелі" і проводиться, як правило,вручну за допомогою набору клинів. При цьому використовуються анізотропні і крихківластивості каменю. Останнім часом в практику все ширше впроваджуються колочниеверстати відносно простий конструкції, що мають два сталевих ножа,армованих твердосплавним інструментом, що приводяться в рух гідравлічнимициліндрами.

П ри обробці каменю методом сколюваннядосягається кілька видів фактурної обробки, які поділяються нанаступні групи: фактура рельєфною і плоскою "Скелі". Першавиходить шляхом сколювання по периметру лицьової поверхні каменя закольнікомі молотком. У процесі обколювання каменю можна додати рельєф різноїглибини.

П ри розкол каменю на колочном верстатіможе бути отримана менш рельєфна фактура "плоскою скелі". Рельєффактури "Скеля" має висоту від 50 мм і більше; горбиста фактура,характеризується наявністю на лицьовій поверхні рівномірно розподіленихгорбів і западин, одержуваних від обробки сколюються інструментами. Цяфактура поділяється на мелкобугристой з висотою рельєфу 3 - 7 мм ікрупнобугріс...тую з висотою рельєфу 7 - 15мм. Горбисту фактуру отримують шляхомрозколювання каменю на колочних верстатах або обробкою каменю шпунтом і вузькоюскарпелі; рифлена фактура характеризується наявністю паралельних борозен з висотоюрельєфу від 0,5 до 3 мм і досягається шляхом обробки розпилу порід середньоїтвердості троянки. Рифлена фактура може бути досягнута шляхом обробкикаменю на стругальних верстатах за допомогою гребінчастого різця.

Р езаніе - це найбільш сучаснийспосіб обробки каменю. Саме широке поширення в даний часотримала обробка каменю штрипсовие розпилюванням, яка поділяється на:

- штрипсовие розпилювання ззастосуванням сталевої і чавунної дробу;

- алмазно-штрипсовиерозпилювання.

Д позовна розпилювання зараз набуваєвсе більш широке поширення, застосовується для розпилювання порід будьміцності і підрозділяється на два види:

- алмазно-дисковарозпилювання

- дискова розпилюваннярізцями.

Д ля відрізання плит використовуютьсядискові фрези, армовані алмазом або твердим сплавом ВК8, а для отриманнячістотесанной декоративної поверхні широко застосовуються торцеві фрези. Каменішліфуються на верстатах портального, рукавного, планетарного та інших типів. Прицьому процес шліфування складається з декількох етапів, як правило, з п'яти. Цегрубе шліфування, чорнове шліфування, перше і друге шліфування та лощіння.Шліфування проводиться шліфувальними шарошки на карборундовому зерні, абошліфувальним інструментом на синтетичних алмазах. Камінь поліруєтьсяповстяними і матерчатими колами із застосуванням пасти ГОІ (оксиду хрому), абоазотнокислого олова.

В Останнім часом в практицікаменеобробних підприємств все частіше впроваджується полірування алмазнимиінструментами. При різанні каменю вищевикладеними методами досягається рядфактур обробки.

В практиці такий фактурної обробкинайчастіше зустрічаються три види:

- шліфована, що маєсліди інструменту;

- лощена, в якійсліди інструменту відсутні, а поверхня каменю має слабкий блиск;

- полірована,характеризується дзеркальним блиском.

Висновок

Існує дві технологіїобробки каменю - термічна і механічна.

Термічна обробкакаменю виробляється під впливом високих температур і тиску.

Механічна обробка каменюпроводиться з використанням обладнання з абразивними інструментами.

В результаті обробкифактури отримують абсолютно різну поверхню.

Пиляна поверхню післяобробки каменю використовується для садових доріжок, а з менш шорсткоюповерхнею використовується для покриття сходів або небезпечних ділянок. Камінь злощеною поверхнею виглядає гладким і може використовуватися також при обробціпідлоги приміщень або зовнішніх робіт. Але самим гладким і дзеркальним вважаєтьсяполірований камінь, який використовується для декоративних прикрас івнутрішньої обробки стін і стелі.

За складністю обробки,камені діляться на м'які та тверді.

Ті з них, які можнавіднести до м'яких - обробляються інструментом для обробки виробів зметалу. А ось для твердих каменів (наприклад, граніт) застосовується спеціальневисокоміцне обладнання. Така техніка обробки полягає в тому, щокамінь розрізають на частини, потім надають йому форму, шліфують і полірують.

Використаналітература

1) Романова Л.Ф. Сучасне ювелірнемистецтво. - М.: 1994

2) Шуман В. В«Світ каменюВ» Т. 1 В«Гірничіпороди та мінерали В».

3) Полєнов, Ю.А. Художняобробка камені-самоцвітних сировини

4) Митрофанов Г.К., Шпанів І.А.,Облицювальні та виробні камені СРСР, М., 1970

5) К.А. Лазебник "Все або майже все про чароїт", "Наука іосвіту ", № 1 (5), 1997, Якутськ. С.100-103.

6) К.А.Лазебник "Чароїт-камінь загадка", "Наука в СРСР" № 5, М.1985.

7) Л.П.Путолова "Самоцвіти і кольорові камені" М. "Недра" 1991

8) Дж.Сінкенкес "Керівництво по обробці дорогоцінних і виробних каменів" пров. зангл. В.Л. Булгака. М. "Світ" 1989.

9) Сінкенкес Дж. Керівництво пообробці дорогоцінних і виробних каменів: Пер. з англ.-М.: Мир, 1989, стор409.

10) Васильєв А.В. Оптимізація формиогранованого каменю як шлях до вдосконалення його краси. Вісник гемологів№ 2 (5), 2002, стор 33 - 41.

11) Волкова О. Майстри каменю//Свердловськ: Сб - Свердловськ: Свердгіз, 1946.

12) Граматчіков. Історичні тапрактичні відомості про Єкатеринбурзькій шліфувальної фабриці і мармуровомуГорнощітском заводі// Гірський журнал. - 1827. - № 3.

13) Евстіфеев Н. каменерізнімистецтво// Уральський сучасник. - 1944. - № 8.

14) Жидков Г. В. Російське мистецтвоXVIII століття. - М., 1951.

Історія російської архітектури: Короткийкурс. - М., 1951.

15) коливанських шліфувальна фабрикана Алтаї: Короткий історичний нарис, складений до 100-річчя фабрики,1802-1902 рр.. - Барнаул, 1902.

16) Мельников М. Обробка кольоровихкаменів в Єкатеринбурзі: Сучасний стан цього промислу і його майбутнє//Гірський журнал. - 1885. - Т. 2.

17) Ферсман А. Е. З історії культурикаменю в Росії. - М., 1926.

Вернуться назад