Реферат по теме выпускной работы
Содержание
- Введение
- 1. Актуальность темы
- 2. Цель и задачи работы
- 3. Основная часть
- 4. Способы обработки природного камня
- 5. Классификация природного камня
- Список источников
Введение
Использование природного камня имеет многовековую традицию. В древности люди использовали камень для строительства различные здания, использовали в быту, изготавливали различные поделки, применяли как оружие. Природный камень широко используется в строительной сфере благодаря своей прочности и надежности. Этот материал широко применяется при строительстве жилых помещений, а также облицовки фасадов зданий.
Натуральный камень не только характеризуется своими физико-механическими свойствами, но своим эстетичным видом. Что позволяет применять природный камень в архитектуре, декоре и ландшафтном дизайне. Высокие прочностные и декоративные качества изделий из природного камня и в настоящее время не имеют себе равных, несмотря на огромное число применяемых для отделки изделий из различных материалов: керамических, бетонных, стеклянных, металлических, пластмассовых и прочих.
1. Актуальность темы
Украина является одной из ведущих стран по поставке природного декоративного камня на мировые рынки. В 2004 году на территории Украины разрабатывалось 166 месторождений декоративного камня. На сегодняшний день их количество перевалило за 200.
Согласно Государственному Гемологическому центру Украины при Министерстве финансов Украины, в 2003 году было экспортировано 38 349 куб. м (приблизительно 100 тыс. т) декоративного камня, на общую сумму около 19,282 млн. долларов.
А уже в 2011 году компанией AIM (Агентство Индустриального Маркетинга) было проведено исследование, которое показало, что экспорт украинского камня за рубеж составил 185,3 тысяч тонн общей стоимостью 49,6 млн. долларов. Объемы экспорта выросли за восемь лет на 61% [1].
Отсюда можно сделать вывод, что данный объект исследования имеет дальнейшие перспективы развития.
2. Цель и задачи работы
Целью данной работы является повышение производительности процесса шлифования природного камня за счет применения ультразвука.
К задачам данной работы можно отнести:
1. Провести анализ современного состояния процесса шлифования природного камня.
2. Провести анализ режимов обработки и инструмента.
3. Исследовать процесс шлифования природного камня.
4. Спроектировать приспособление для обеспечения шлифования природного камня.
5. Провести эксперимент.
6. Разработать рекомендации по увеличению производительности процессов шлифования природного камня.
3. Основная часть
Добыча штучного камня или блоков осуществляется открытым или закрытым способом.
При неглубоком залегании пласта его разработка ведется открытым способом. При этом в случае малой толщены пласта разработка ведется, как правило ведется только в горизонтальном направлении, а при толщине пласта более двух метров можно применять как вертикальную, так и горизонтальную разработку. При залегании пласта на большей глубине от поверхности земли разработку пласта целесообразно вести закрытым способом, причем применяются или галерейно-длинностолбовая, или тоннельная разработки.
Горизонтальная система разработки. При этой системе разработке пласта (рис. 1,а) на всей площади разработок производится вскрышные работы нивелировка пласта. После этого машины делают вертикальные и горизонтальные в направлении, перпендикулярном плоскости пласта, а затем отрезают блоки в плоскости, параллельном этой плоскости. Все эти операции могут выполнятся одной машиной или комплектом машин, из которых каждая выполняет одну из операций.
Вертикальная система разработки. При вертикальной системе разработке (рис. 1, б) машина делает вертикальные и горизонтальные резы перпендикулярно пласту, после чего блоки отрезаются в вертикальном положении. При этом, как правило, за один проход пласт выробатуется по всей высоте его залегания. Только при очень толстых плстах разработка ведется в несколько уступов [3].
Рисунок 1 — Схемы разработки каменного пласта: а – горизонтальная разработка, б – вертикальная разработка.
Закрытый способ разработки. Добыча известняков закрытым способом широко используется в Одесской области и в Крыму, в районе Керчи и Симферополя. Добыча этим способом имеет следующие преимущества:
— не требуется проводить вскрышных работ;
— добываемый камень лучшего качества, так как меньше подвержен выветриванию;
— работы можно проводить круглый год.
Недостатки:
— нельзя сразу начинать работы на широком фронте, так как для этого бы пришлось вскрыть слишком большой объем пласта. Поэтому в начале эксплуатации карьера приходится работать в стесненных условиях;
— для разработки пласта требуются машины специальной конструкции малых габаритных размеров;
— серьезное затруднение транспортировки камня.
Взрывной способ добычи. Это наиболее старый и самый «вредный» для каменной породы тип добычи и обработки камня. Ударная волна разрушает структуру мягких пород, а из таких, как гранит, делает мелкую каменную крошку. Отходы при такой технологии добычи и обработки камня достаточно велики, да и качество оставляет желать лучшего. Большие глыбы, пригодные для распилки, составляют не более 70%, а остальные 30% идут в отход. Этот способ считается устаревшим и используется только в случае крайней необходимости или при развертке.
Второй по распространенности способ (и наиболее древний) используют при добыче мягких слоистых пород или камня, подверженного скалыванию (например, сланцев). Сначала по прямой направляющей в породу вбиваются металлические клинья на небольшую глубину. Затем клинья равномерно вбивают до конца, важно одновременно вбивать их на небольшую высоту до полного погружения металла в породу. При завершении этого процесса в камне по направляющей образуется прямая трещина, уходящая на большую глубину. Затем осуществляют «откалывание» блока и его транспортировку (рис. 2).
Рисунок 2 — «Откалывание блока»: 1 — горизонтальная разработка, 2 — вбитые клинья, 3 — трещина в породе
Рисунок 3 — Клин для раскалывания камня
Самый дорогой, способ добывать натуральный камень — метод камнереза (рис. 4) — сегодня наиболее популярен. Обработка камня таким методом позволяет полностью избежать микротрещин и даёт возможность наиболее рационально разрабатывать месторождение. Каменную породу режут специальными пилами с алмазным напылением на зубцах. Такая машина способна проходить в толще мягких и твердых пород. Длина рабочего инструмента (пилы) может составлять до пяти-семи метров. Это наиболее щадящий и экономичный в плане отходов способ добычи камня.
Рисунок 4 — Метод камнереза
Рисунок 5 — Еще один способ добычи камня
Уже на этапе добычи может быть использовано несколько способов обработки камня. При дальнейшей обработке необходимо учитывать физико-механические показатели породы и возможные способы использования.
Кроме пил при добычи природного камня резаньем могут использоваться кольцевые, дисковые фрезы.
4. Способы обработки природного камня
Современный технический прогресс позволил камнеобрабатывающей промышленности применять для обработки камня различные методы разрушения горных пород, которые подразделяются на два вида: механические и физико-технические.
Механические методы обработки камня, такие, как скалывание, резанье и ударное разрушения, до настоящего времени являются наиболее распространенными [7].
Метод скалывания применяется для получения строительных изделий с фактурой плоской скалы. При этом используется хрупкие свойства горных пород и их анизотропия.
Обработка резаньем – это наиболее современный способ обработки камня. Этот способ позволяет получить высокую производительность, дает меньше отходов и в наибольшей степени допускает автоматизацию. В зависимости от твердости камня используют стальные и твердосплавные резцы (для мягкой и средней твердости камней) или алмазный или корборундовый инструменты (для средней твердости и твердых пород).
Анимация 6 — Анимированный процесс шлифования природного камня, разработан в 3ds Max
(6 слайдов, 23кадра/с, объем 135кб)
Придание камню требуемой формы независимо от выбранного способа обработки выполняют в две стадии: во время первой изделию придают форму грубо приближающуюся к заданной, в течении второй изделие получает окончательную форму.
Парк камнеобрабатывающих станков отличается большим разнообразием, которое связано, с одной стороны, широкой номенклатурой изделий, а с другой – спецификой приемов обработки камня различной степени твердости и структуры [4].
5. Классификация природного камня
Природный, строительный, декоративный (облицовочный) камень, как один из видов горной породы, представляет собой скопление минералов в виде плотных каменных тел. Горные породы в силу особенностей образования по своему минералогическому составу весьма разнообразны. Это позволяет разбить их по характерным признакам на три группы: по происхождению (генетическая классификация), по методам обработки (технологическая классификация), классификация по долговечности [6].
Генетическая классификация. По своему происхождению горные породы могут быть разделены на три основные вида:
— магматические, образовавшиеся в результате застывания в недрах земли или на поверхности расплава магмы;
— осадочные, образовавшиеся путем осаждения неорганических и органических веществ на дне водных бассейнов и на поверхности земли;
— метаморфические изверженные и осадочные, являющиеся продуктом изменения изверженных и осадочных пород под воздействием высоких температур и давления.
Хорошие физико-механические показатели магматических пород дают возможность использовать их для наружных отделок (наружные лестницы и площадки, цоколи домов), подвергающихся атмосферным воздействиям, а также в качестве полов в общественных зданиях [2].
Наиболее широкое применение в строительстве из этой группы пород получили: глубинные (гранит, габбро, сиенит, диорит, лабрадорит) и излившиеся (вулканические туфы, андезит, базальт, диабаз).
Метаморфические породы. Под метаморфизмом горных пород понимают разнообразные эндогенные процессы, которые изменяют их структуру, минералогический и химический составы. В результате этих процессов происходит полная или частичная перекристаллизация пород с образованием новых структур и часто новых минералов.
Свойства метаморфических пород зависят от условий метаморфизма. Наиболее прочными и устойчивыми к выветриванию являются породы регионального метаморфизма, особенно кварциты. Сопротивление кварцитов сжатию превышает 150...200 МПа, их пористость ничтожна: величины их водопоглощения и водонасыщения составляют 0,2...0,3%.
Кварциты морозостойки и очень слабо выветриваются. Близки по свойствам к кварцитам гнейсы, хотя и обладают меньшей морозостойкостью. Так, величина временного сопротивления сжатию после испытания гнейсов на морозостойкость может уменьшиться в 1,5...2 раза (с 100..,120 до 45...80 МПа).
В отделочной технике из метаморфических пород особенно широко используют мрамор. Также большой интерес представляют и сланцы.
Наименее устойчивы к выветриванию глинистые сланцы. Они могут разрушаться при водонасыщении, не морозостойки, хотя устойчивы к химическому выветриванию. Физические и механические свойства мраморов зависят от их структуры и текстуры. Чем более крупнозернистая структура мрамора, тем ниже величина его сопротивления сжатию (от 100 МПа для мелкозернистого до 50...60 МПа для крупнозернистого).
Прочность мрамора снижается при водонасыщении и после испытания на морозостойкость. Мрамор очень слабо растворяется в воде, содержащей углекислоту. Существенное влияние на физико-механические (прочностные и деформационные) свойства метаморфических пород оказывает их трещиноватость.
Применяются в наружной и внутренней облицовки стен и настилке полов.
Осадочные породы. Осадочные породы имеют исключительно важное практическое и теоретическое значение.
Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород, является их слоистая текстура. Образование слоистости связано с условиями накопления осадков. Текстурным признаком осадочных пород является также пористость, характеризующая степень их проницаемости для воды, нефти, газов, а также устойчивость под нагрузками [5].
При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: январь 2014 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.
Список источников
- Агентства Индустриального Маркетинга [электронный ресурс]. – Режим доступа:
- Справочник молодого шлифовщика [электронный ресурс]. – Режим доступа:
- Носенко Н. Е., Гальперин М. И. Добыча и обработка строительного камня – М.: гос. издательство литературы по строительству и архитектуры, 1956.-317 с.
- Научно-исследовательский институт камня и силикатов. Труды института. Добыча, обработка и переработка каменных материалов и силикатов. Выпуск №8 – Ериван, 1975
- Механическая обработка деталей из керамики и ситаллов / Хрульков В.А., Тородей В.А., Головань А.Я. ,Буки Ю.М. – Саратов: Изд-во Сарат. Ун-та, 1975. – 352 с.
- Орлов А. М. Добыча и обработка природного камня. М.,1977 г.
- Добыча и обработка природного камня: Справочник/ Под общ. ред. А. Г. Смирнова – М.: Недра, 1990.-445 с.: ил.
- Справочник молодого шлифовщика [электронный ресурс]. – Режим доступа: