Алмазные сверла: виды, особенности, применение сверл с алмазным напылением

Описание кольцевых алмазных сверл

Обычное сверло – плоское, винтовое, пушечное, производит отверстие всей поверхностью. Поэтому для формирования отверстия большого диаметра, диаметр инструмента должен иметь такую же величину. Учитывая сопротивление прочного материала, такой способ сверления оказывается весьма затратным.

• Рабочая часть кольцевого сверла выглядит иначе: это тонкостенная коронка, кромка которой сформирована алмазным напылением или сегментами.
• Корпус коронки соединяется с хвостовиком соответствующей формы – цилиндрическим, коническим или специальным. Для бытовых аппаратов изделие выпускают с универсальным хвостовиком или с соответствующими переходниками. Однако при высверливании отверстия с диаметром более 80 мм, предпочтительнее, чтобы хвостовик имел соответствующую форму и крепился без втулок.
• Корпус коронки изготавливают из стали марки 20, 30, 36, удлинитель – хвостовик, из стали 40, допускается 45.

Выпускаются изделия с диаметром от 20 до 215 мм.

Плюсы и минусы применения корончатых сверл

В сравнении с традиционными винтовыми сверлами инструмент кольцевого типа обладает существенными преимуществами и недостатками

Главным недостатком признается невозможность получения глубоких глухих отверстий. Кроме этого отмечают более высокую стоимость инструмента и отсутствие сверл диаметром менее 12 мм.

Процесс сверления

Пример работы: 3 отверстия под язычок замка в металлической профильной трубе.

Обработка материала при использовании кольцевых сверл может осуществляться сухим или мокрым способом. Сухое сверление применяют в бытовых условиях, при отсутствии технической возможности подачи смазочно-охлаждающей жидкости и сверлении отверстий диаметром до 25 мм. Этот способ обработки более трудоемкий, требует больше времени и влечет за собой более быстрый износ режущей кромки.

Технические характеристики

Очевидным достоинством алмазного сверла является его высокая прочность и долговечность. Алмаз – эталон твердости, а поэтому и обработке алмазным напылением поддаются все без исключения материалы.

В отличие от обычного сверла, коронка не превращает в стружку сердцевину, а вырезает ее. Рабочая поверхность при этом оказывается намного меньше, что экономит до 85% мощности.

Скорость вращения ограничена мощностью инструмента и теплопроводностью обрабатываемого материала.

По методу нанесения рабочего слоя различают 2 группы коронок:

• С1 – коронка со сплошным алмазным слоем, используется для производства отверстий в бетонах и железобетонах при удельном давлении до 5 МПа. Сам слой представляет собой смесь алмазоносных технических порошков определенной марки. Обязательное требование к нему: алмазы должны быть вскрыты.
• С2 – коронка с прерывистым алмазным слоем, допускает удельное давление до 2,5 МПа. На кромке коронки закреплены более широкие сегменты с алмазным напылением. Сами сегменты могут быть двух типов:
• круглые – устанавливаются на сверла небольшого диаметра, используются для обработки камня, кафеля и стекла;
• загнутая прямоугольная пластинка, наподобие твердотельных – такой инструмент применяют при высверливании отверстий большого диаметра и для бурения.

Инструмент предполагает два способы сверления – мокрое и сухое. Коронки при этом имеют разное строение.

• Коронка для сухого сверления – то есть без подачи воды для охлаждения. Изготавливаются методом лазерной сварки, так как при сухом сверлении температура достигает более 40 С. На корпусе коронок сформированы сквозные отверстия, которые отводят тепло и снижают риск повреждения инструмента.
• Сверло для мокрого метода изготавливают сваркой, подача воды во время работы снижает температуру, а, значит, и нагрузку на коронку.

Технологии производства

На сегодняшний день используются два основных способа изготовления алмазных сверл:

• спекание, предполагающее применение методов порошковой металлургии;
• технология, при помощи которой алмазное напыление на режущую часть сверла наносится гальваническим методом.

Спекание позволяет изготавливать режущий инструмент, обладающий исключительно высокой устойчивостью к износу. Наиболее значимым недостатком данной технологии является то, с ее помощью можно изготавливать только крупногабаритные инструменты, какими, например, являются сверла алмазные кольцевые. Объясняется это следующим. Для того чтобы создать при помощи такой технологии прочное изделие, необходимо, чтобы зазоры между алмазными зернами, из которых такое изделие спекается, имели небольшой размер. Тогда создаваемый материал получается более монолитным и, как следствие, более прочным. В тех случаях, когда методом спекания изготавливается режущая часть небольшого сверла, такие зазоры по своим размерам сопоставимы с размерами самих алмазных зерен, что делает получаемый материал очень неустойчивым к механическим нагрузкам и вызывает его интенсивное разрушение.

Алмазные коронки вакуумного спекания, предназначенные для закрепления через переходники

По технологии напыления, предполагающей использование гальванического оборудования, изготавливают преимущественно трубчатые алмазные сверла, а также инструмент с конической режущей частью. Используя данную технологию, можно производить и миниатюрные сверла с алмазным напылением, отличающиеся даже сложной конфигурацией.

Алмазное покрытие, создаваемое по данной технологии, характеризуется однорядным расположением зерен, из-за чего отличается достаточно низкой стойкостью. Это особенно критично для покрытия, наносимого на режущие кромки инструмента. Сверло с алмазным напылением, которое получено гальваническим методом, по этой причине отличается небольшим рабочим ресурсом, но этот недостаток компенсируется невысокой стоимостью такого инструмента.

Недорогие коронки с гальваническим напылением для сухого сверления

Сфера применения

• Бурение скальных и горных пород, а также бурение в земле при прокладке коммуникаций.
• Сверление бетонных и железобетонных конструкций. Несмотря на высокую стоимость инструмент весьма рентабелен, так как значительно сокращает сроки выполнения работ. Сверла выпускаются как для ручных инструментов, так и строительной техники.
• Сверление кафеля и камня – облицовочные плиты отличаются не только твердостью, но и хрупкостью. Сделать в них отверстия даже среднего диаметра – под розетку, совсем не просто. Алмазная коронка выпиливает фрагмент, кафель и камень при этом не испытывают такой нагрузки, повреждения крайне редки.
• Стекло – еще более хрупкий материал, который при обычном сверлении растрескивается и рассыпается осколками с острыми краями. Алмазная коронка, благодаря очень тонкой линии реза, создает узкую полосу воздействия, по сути, просто прорезает, и стекло остается целым даже при формировании отверстий большого диаметра.

Сверление отверстий алмазными коронками в бетоне

Очень часто возникает необходимость сверления отверстий в бетоне или армированном бетоне (железобетоне). Такая необходимость может возникнуть у строителей, при прокладке электромонтажа, сантехнических и вентиляционных труб, для сверления проёмов, а также при установке кондиционеров и проводке интернета.
Бетон является высокопрочным материалом и его сверление часто даётся с большим трудом.

В случаях, когда предстоит значительный объём работы, сверление бетона выполняется с помощью алмазного бурения. Работа ведётся с использованием сверлильных машин и алмазных коронок, их также называют алмазными свёрлами. Алмазные коронка представляет собой металлический цилиндрический корпус с креплением для сверлильных машин с одной стороны и напаянными алмазными сегментами с другой стороны. На заводах в некоторых случаях сегменты на алмазные коронки приваривают лазерной сваркой.

Сверление

Инструмент со сплошным слоем применяют при работе с отделкой: вырезание отверстий под коммуникации – газовые трубы, отопление, и подрозетников. В этом случае эстетичность и точность отверстия крайне важны: алмазная чашка позволяет сформировать идеально круглое чистое отверстие в любой керамической плитке или отделочном камне.

На фото изображен процесс сверления пластины из оргстекла при помощи кольцевого сверла

Сверла кольцевые алмазные диаметром 20 мм с прерывистым слоем подходят для обработки и природного камня, и кирпича, и бетона, и мрамора, и черепицы. При ремонтных работах перед сверлением нужно убедиться, что на участке нет скрытых коммуникаций или каркаса: коронка прорежет железобетонную конструкцию так же легко, как гвоздь в дереве.

Сверло 20 мм

Коронки диаметром в 20 мм выпускаются как со сплошным, так и непрерывным алмазным слоем. Существуют два метода сверления:

• Сухой – чаще всего применяется в быту, так как здесь не возникает надобности в отверстиях большого диаметра и глубины. Сухой способ из-за нагрузки на инструмент более трудоемок, занимает больше времени, при этом образует масса пыли. Поэтому оператор должен быть в респираторе.
• Мокрый метод – при работе во внутреннюю часть инструмента подается под давлением вода и остужает и сверло, и материал. Кроме того вода вымывает образовавшуюся крошку и пыль.

Мокрое сверление производится быстрее более выгодно экономически, а потому и распространено намного шире. Сухой способ – скорее вынужденная мера в тех случаях, когда подача воды невозможна.

Сверла 50 мм

Коронки с диаметром в 50 мм чаще всего применяются для сверления технических и оптических стекол. Здесь огромное значение имеет точность и тонкость реза, но и малый расход материала тоже важен.

Рекомендуемая частота вращения при диаметре от 25 до 50 мм – 1200–2500 оборотов/мин.

Охлаждение обязательно. «Сухорезы», то есть коронки для сухого сверления, применять крайне нежелательно.

Сверла ГОСТ

Алмазные кольцевые сверла регламентирует ГОСТ 24638-85. Стандарт регулирует геометрические параметры изделия и допустимые погрешности, а также материал изготовления для корпуса коронки и держателя.

ГОСТ содержит данные о составе алмазоносного слоя и массе алмазов. В зависимости от типа коронки – C1-2, C2-2, C1-3, используются алмазные порошки разных марок. В категории C1-3 допустимо применение шлифовального и синтетических порошков.

Согласно ГОСТ в комплект входят:

• алмазное сверло;
• 2 кольца;
• инструкция по замене кольца.

Сверла 125 и 160 мм

Алмазные сверла с большим диаметром – более 100 мм, в первую очередь применяются для отбора керна. Сегодня инструмент используют практически во всех строительных и ремонтных работах для сверления отверстий в перегородках и перекрытиях, образования проемов, соединительных отверстий в трубопроводах, сверления труднообрабатываемых материалов – гранита, диабаза, и так далее.

Сверление производится с охлаждением водой или сжатым воздухом.

Особенности использования

Каждый из видов алмазных сверл отличают определенные особенности, которые обязательно следует учитывать при выборе и применении такого инструмента.

Коронки с алмазным напылением

Алмазный инструмент, режущая часть которого оснащена коронками с напылением, нанесенным гальваническим методом, внешне очень напоминает корончатые сверла обычного типа. Большим достоинством такого инструмента, кроме его доступной стоимости, является также и то, что при его использовании на него оказывается небольшое торцевое давление. Благодаря этому его можно использовать для сверления на высоких оборотах, что повышает производительность процесса.

Типы алмазных коронок

Между тем корончатое или трубчатое сверло, на режущую часть которого нанесено алмазное напыление, имеет и серьезный недостаток: оно имеет незначительный ресурс работы и позволяет качественно выполнить всего несколько отверстий. Именно поэтому инструменты, основой конструкции которых является трубка с алмазным напылением, используются преимущественно для сверления кафельной плитки.

Сверла с режущими элементами из спеченной алмазной крошки

Как уже говорилось выше, сверла, режущая часть которых изготовлена из алмазной крошки методом спекания, отличаются высокой надежностью и могут с успехом эксплуатироваться на протяжении длительного времени. Каждым из таких инструментов, если при их использовании соблюдаются все технологические рекомендации, можно выполнить сверление более ста отверстий. Однако есть у сверл данной категории и недостатки, наиболее значимый из которых заключается в том, что в процессе обработки инструмент подвергается значительному торцевому давлению, что не дает возможности применять высокую скорость обработки. Этим недостатком обусловлено значительное снижение производительности сверления.

Трубчатое сверло «Зубр-Профессионал» с алмазами на вакуумной пайке

Алмазные сверла конусного типа

Алмазный инструмент с режущей поверхностью конусной формы одновременно сочетает в себе достоинства сверл алмазных, относящихся к категории инструмента трубчатого типа, и кольцевых сверл. Как уже говорилось выше, такой инструмент по своему внешнему виду очень похож на обычные сверла по металлу, но отличается от них материалом изготовления. Для нанесения алмазного покрытия на рабочую поверхность таких сверл используются передовые технологии, которые позволяют создать инструмент, отличающийся высочайшей устойчивостью к износу.

Технология, используемая для обработки рабочей части режущих инструментов данного типа, позволяет создавать на ней покрытие, в котором количество алмазных зерен увеличено в 2–2,5 раза. Такая технология предполагает не обычную гальваническую обработку, а нанесение алмазного покрытия вакуумно-диффузионным методом. При использовании этого способа зазоры между алмазными зернами заполняются металлом, что и обеспечивает высочайшую стойкость формируемого покрытия.

Преимущество

• Алмазные сверла позволяют обрабатывать материал любой твердости и прочности с одинаковой эффективностью.
• Высокая точность – алмазная кромка производит очень тонкий рез, который позволяет добиться высочайшей точности.
• Снижение энергозатрат – коронка вырезает сердцевину, а не перерабатывает ее в стружку. В результате при работе алмазным сверлом понадобится меньше времени и куда меньшая мощность.
• Бурение бетонных и железобетонных конструкций происходит неударным методом, что тоже уменьшает потребление электроэнергии.
• В коронке отсутствует мертвая точка, поэтому не возникает надобности предварительном засверливании.
• При сверлении образуется меньше пыли, соответственно, уровень шума тоже значительно ниже.

Преимущества использования

Применение алмазного сверла рационально применять для:

Отверстия, выполненные таким инструментом, не требуют дополнительных действий для обработки и удаления ненужного мусора.

• Исключения дополнительной обработки за счет точности размеров и удаления лишнего шлака.
• Высокой продуктивности.
• Выполнения работ в труднодоступных местах.
• Отсутствия дефектов в несущих стенах или перекрытиях после выполняемых работ.