Реферат за темою випускної роботи
Зміст
- Вступ
- 1. Актуальність теми
- 2. Мета і задачі роботи
- 3. Основна частина
- 4. Способи обробки природного каменю
- 5. Класифікація природного каменю
- Список джерел
Вступ
Використання природного каменю має багатовікову традицію. В давнину люди використовували камінь для будівництва різні будівлі, використовували в побуті, виготовляли різні вироби, застосовували як зброю. Природний камінь широко використовується в будівельній сфері завдяки своїй міцності і надійності. Цей матеріал широко застосовується при будівництві житлових приміщень, а також облицювання фасадів будівель.
Натуральний камінь не тільки характеризується своїми фізико-механічними властивостями, але своїм естетичним виглядом. Що дозволяє застосовувати природний камінь в архітектурі, декорі та ландшафтному дизайні. Високі характеристики міцності та декоративні якості виробів з природного каменю і в даний час не мають собі рівних, незважаючи на величезне число вживаних для обробки виробів з різних матеріалів: керамічних, бетонних, скляних, металевих, пластмасових та інших.
1. Актуальність теми
Україна є однією з провідних країн з постачання природного декоративного каменю на світові ринки. У 2004 році на території України розроблялося 166 родовищ декоративного каменю. На сьогоднішній день їх кількість перевалила за 200.
Згідно з Державним гемологічного центру України при Міністерстві фінансів України, у 2003 році було експортовано 38 349 куб. м (приблизно 100 тис. т) декоративного каменю, на загальну суму близько 19,282 млн. доларів.
А вже в 2011 році компанією AIM (Агентство Індустріального Маркетингу) було проведено дослідження, яке показало, що експорт українського каменя за кордон склав 185 300 тонн загальною вартістю 49,6 млн. доларів . Обсяги експорту зросли за вісім років на 61% [1].
Звідси можна зробити висновок, що даний об'єкт дослідження має подальші перспективи розвитку.
2. Мета і задачі роботи
Метою даної роботи є підвищення продуктивності процесу шліфування природного каменю за рахунок застосування ультразвуку.
До задач даної роботи можна віднести:
1. Провести аналіз сучасного стану процесу шліфування природного каменю.
2. Провести аналіз режимів обробки та інструменту.
3. Дослідити процес шліфування природного каменю.
4. Спроектувати пристосування для забезпечення шліфування природного каменю.
5. Провести експеримент.
6. Розробити рекомендації щодо збільшення продуктивності процесів шліфування природного каменю.
3. Основна частина
Видобуток штучного каменю чи блоків здійснюється відкритим або закритим способом.
При неглибокому заляганні пласта його розробка ведеться відкритим способом. При цьому у разі малої товщини пласта розробка ведеться, як правило ведеться тільки в горизонтальному напрямку, а при товщині пласта більше двох метрів можна застосовувати як вертикальну, так і горизонтальну розробку. При заляганні пласта на більшій глибині від поверхні землі розробку пласта доцільно вести закритим способом, причому застосовуються або галерейно-длінностовпова, або тунельна розробки.
Горизонтальна система розробки. При цій системі розробці пласта (рис. 1, а) на всій площі розробок проводиться розкривні роботи нівелювання пласта. Після цього машини роблять вертикальні і горизонтальні в напрямку, перпендикулярному площині пласта, а потім відрізають блоки в площині, паралельному цій площині. Всі ці операції можуть виконуватися однією машиною або комплектом машин, з яких кожна виконує одну з операцій.
Вертикальна система розробки. При вертикальній системі розробці (рис. 1, б) машина робить вертикальні і горизонтальні рези перпендикулярно пласту, після чого блоки відрізаються у вертикальному положенні. При цьому, як правило, за один прохід пластвиробатуется по всій висоті його залягання. Тільки при дуже товстих плстах розробка ведеться в кілька уступів [3].
Рисунок 1 — Схеми розробки кам'яного пласта: а — горизонтальна розробка, б — вертикальна розробка.
Закритий спосіб розробки. Видобуток вапняків закритим способом широко використовується в Одеській області і в Криму, в районі Керчі та Сімферополя. Видобуток цим способом має такі переваги:
— не потрібно проводити розкривних робіт;
— видобувається камінь кращої якості, оскільки менше схильний вивітрюванню;
— роботи можна проводити круглий рік.
Недоліки:
— не можна відразу починати роботи на широкому фронті, так як для цього б довелося розкрити занадто великий обсяг пласта. Тому на початку експлуатації кар'єру доводиться працювати в обмежених умовах;
— для розробки пласта потрібні машини спеціальної конструкції малих габаритних розмірів;
— серйозне ускладнення транспортування каменю.
Вибуховий спосіб видобутку. Це найбільш старий і самий «шкідливий» для кам'яної породи тип видобутку та обробки каменю. Ударна хвиля руйнує структуру м'яких порід, а з таких, як граніт, робить дрібну кам'яну крихту. Відходи при такій технології видобутку та обробки каменю досить великі, та і якість залишає бажати кращого. Великі брили, придатні для розпилювання, складають не більше 70%, а інші 30% йдуть у відхід. Цей спосіб вважається застарілим і використовується тільки в разі крайньої необхідності або при розгортці.
Другий за поширеністю спосіб (і найбільш стародавній) використовують при видобутку м'яких шаруватих порід або каменя, схильного сколюванню (наприклад, сланців). Спочатку по прямій направляючої в породу вбиваються металеві клини на невелику глибину. Потім клини рівномірно забивають до кінця, важливо одночасно забивати їх на невелику висоту до повного занурення металу в породу. При завершенні цього процесу в камені по направляючої утворюється пряма тріщина, що йде на велику глибину. Потім здійснюють "відколювання" блоку і його транспортування (рис. 2).
Рисунок 2 — "Відколювання блоку": 1 — горизонтальна розробка, 2 — вбити клин, 3 — тріщина в породі
Рисунок 3 — Клин для розколювання каменю
Найдорожчий, спосіб добувати натуральний камінь — метод каменеріза (рис. 4) — сьогодні найбільш популярний. Обробка каменю таким методом дозволяє повністю уникнути мікротріщин і дає можливість найбільш раціонально розробляти родовище. Кам'яну породу ріжуть спеціальними пилками з алмазним напиленням на зубцях. Така машина здатна проходити в товщі м'яких і твердих порід. Довжина робочого інструменту (пили) може становити до п'яти-семи метрів. Це найбільш щадний і економічний в плані відходів спосіб видобутку каменю.
Рисунок 4 — Метод каменеріза
Рисунок 5 — Ще один спосіб видобутку каменю
Вже на етапі видобутку може бути використано кілька способів обробки каменю. При подальшій обробці необхідно враховувати фізико-механічні показники породи і можливі способи використання.
Крім пив при видобутку природного каменю резаньем можуть використовуватися кільцеві, дискові фрези.
4. Способи обробки природного каменю
Сучасний технічний прогрес дозволив каменеобробної промисловості застосовувати для обробки каменю різні методи руйнування гірських порід, які поділяються на два види: механічні та фізико-технічні.
Механічні методи обробки каменю, такі, як сколювання, резанье і ударне руйнування, до теперішнього часу є найбільш поширеними.
Метод сколювання застосовується для отримання будівельних виробів з фактурою плоскої скелі. При цьому використовується тендітні властивості гірських порід і їх анізотропія [7].
Обробка різанням — це найбільш сучасний спосіб обробки каменю. Цей спосіб дозволяє отримати високу продуктивність, дає менше відходів і найбільшою мірою допускає автоматизацію. Залежно від твердості каменя використовують сталеві і твердосплавні різці (для м'яких і середньої твердості каменів) або алмазний або корборундовий інструменти (для середньої твердості і твердих порід).
Анімація 6 — Анімований процес шліфування природного каменю, розроблений в 3ds Max
(6 слайдів, 23кадра / с, обсяг 135кб)
Додання каменю необхідної форми незалежно від обраного способу обробки виконують у дві стадії: під час першої виробу надають форму грубо наближається до заданої, в перебігу другої виріб отримує остаточну форму.
Парк каменеобробних верстатів відрізняється великою різноманітністю, яке пов'язане, з одного боку, широкою номенклатурою виробів, а з іншого — специфікою прийомів обробки каменю різного ступеня твердості й структури [4].
5. Класифікація природного каменю
Природний, будівельний, декоративний (облицювальний) камінь, як один з видів гірської породи, являє собою скупчення мінералів у вигляді щільних кам'яних тел. Гірські породи в силу особливостей освіти за своїм мінералогічному складу вельми різноманітні. Це дозволяє розбити їх за характерними ознаками на три групи: за походженням (генетична класифікація), за методами обробки (технологічна класифікація), класифікація за довговічності [6].
Генетична класифікація. За своїм походженням гірські породи можуть бути розділені на три основні види:
— магматичні, що утворилися в результаті застигання в надрах землі або на поверхні розплаву магми;
— осадові, утворилися шляхом осадження неорганічних і органічних речовин на дні водних басейнів і на поверхні землі;
— метаморфічні вивержені і осадові, що є продуктом зміни вивержених і осадових порід під впливом високих температур і тиску.
Добрі фізико-механічні показники магматичних порід дають можливість використовувати їх для зовнішніх оздоблень (зовнішні сходи та майданчики, цоколі будинків), піддаються атмосферних впливів, а також в якості підлог в громадських будівлях.
Найбільш широке застосування в будівництві з цієї групи порід отримали: глибинні (граніт, габро, сієніт, діорит, лабрадорит) і ізлівшіеся (вулканічні туфи, андезит, базальт, діабаз).
Метаморфічні породи. Під метаморфізмом гірських порід розуміють різноманітні ендогенні процеси, які змінюють їх структуру, мінералогічний і хімічний склади. У результаті цих процесів відбувається повна або часткова перекристалізація порід з утворенням нових структур і часто нових мінералів.
Властивості метаморфічних порід залежать від умов метаморфізму. Найбільш міцними і стійкими до вивітрювання є породи регіонального метаморфізму, особливо кварцити. Опір кварцитів стисненню перевищує 150 ... 200 МПа, їх пористість незначна: величини їх водопоглинання і водонасичення складають 0,2 ... 0,3%.
Кварцити морозостійкі і дуже слабо вивітрюються. Близькі за властивостями до кварцитів гнейси, хоча і мають меншу морозостійкістю. Так, величина тимчасового опору стисненню після випробування гнейсів на морозостійкість може зменшитися в 1,5 ... 2 рази (з 100 .., 120 до 45 ... 80 МПа).
В обробній техніці з метаморфічних порід особливо широко використовують мармур. Також великий інтерес представляють і сланці.
Найменш стійкі до вивітрювання глинисті сланці. Вони можуть руйнуватися при водонасиченні, що не морозостійкі, хоча стійкі до хімічного вивітрюванню. Фізичні та механічні властивості мармурів залежать від їх структури і текстури. Чим більше грубозерниста структура мармуру, тим нижче величина його опору стиску (від 100 МПа для дрібнозернистого до 50 ... 60 МПа для крупнозернистого).
Міцність мармуру знижується при водонасиченні і після випробування на морозостійкість. Мармур дуже слабо розчиняється у воді, містить вуглекислоту. Істотний вплив на фізико-механічні (міцності і деформаційні) властивості метаморфічних порід надає їх тріщинуватість.
Застосовуються в зовнішнього та внутрішнього облицювання стін і настиланні підлог.
Осадові породи. Осадові породи мають виключно важливе практичне і теоретичне значення.
Найважливішою ознакою, що характеризує будову осадових порід, є їх шарувата текстура. Освіта шаруватості пов'язано з умовами накопичення опадів. Текстурним ознакою осадових порід є також пористість, характеризує ступінь їх проникності для води, нафти, газів, а також стійкість під навантаженнями [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 джерел
- 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: