FR2495535A1 - IMPROVED DEVICE FOR CUTTING STONE MATERIALS - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif perfec tionné pour découper des matieres pierreuses. The present invention relates to an improved device for cutting stony materials.
Comme cela est bien connu des spécialistes en ce domaine, on utilise différents systèmes pour découper des matières pierreuses de toutes natures et, en particulier,du marbre, lesdits systèmes étant principalement basés sur l'utilisation d'un câble métallique comme élément de coupe. As is well known to specialists in this field, different systems are used to cut stony materials of all kinds and, in particular, marble, said systems being mainly based on the use of a metal cable as a cutting element.
Dans les environs de Carrare, on utilise à l'heure actuelle un fil d'acier électroplaqué et revêtu de diamant, ayant une longueur de 20 m,pour l'extraction de marbre;dans des cas exceptionnels,on relie ensemble par soudage deux ou trois tronçons de câble de longueur standard(20 m). In the vicinity of Carrara, an electroplated steel wire coated with diamond, having a length of 20 m, is currently used for the extraction of marble; in exceptional cases, two or more three sections of standard length cable (20 m).
Ce câble d'acier à revêtement diamanté électroplaqué comprend quatre éléments. This electroplated diamond coated steel cable consists of four elements.
Le premier élément,a' savoir le câble proprement dit, se compose de torons enroulés en hélice,chaque toron comportant des fils d'acier inoxydable enroulés en hélice,
Le second élément est un manchon en bronze fileté qui est engagé sur le câble et qui est bloqué par sertissage.The first element, namely the cable itself, consists of strands wound in a helix, each strand having stainless steel wires wound in a helix,
The second element is a threaded bronze sleeve which is engaged on the cable and which is blocked by crimping.
Quand le manchon est correctement fixé,un élément rapporté en acier,pourvu d'un revêtement diamanté par électroplacage et fileté intérieurement est placé sur le câble. When the sleeve is correctly fixed, a steel insert, provided with an electroplating diamond coating and internally threaded, is placed on the cable.
Cet élément rapporté,qui forme l'outil à revêtement diamanté proprement dit,est ensuite vissé sur le manchon en bronze.This insert, which forms the actual diamond-coated tool, is then screwed onto the bronze sleeve.
Un plus petit manchon en bronze,servant d'élément d'espacement,est ensuite inséré dans le trou,puis un autre élément rapporté est vissé sur un autre manchon en bronze serti sur le câble,et ainsi de suite Jusqu'à ce que le câble proprement dit soit terminé. Les éléments rapportés sont recouverts d'une couche fine de particules fines de diamant, par exemple des diamants De Beers de types "SDA 40/50 mesh" de granulométrie comprise entre 0,42 et 0,25 mm, ou "EDC, 40/60 mesh" de granulométrie comprise entre 0,35 et 0,25 mm, la couche ayant une épaisseur d'lmm. A smaller bronze sleeve, serving as a spacer, is then inserted into the hole, then another insert is screwed onto another bronze sleeve crimped on the cable, and so on until the cable itself is finished. The added elements are covered with a fine layer of fine diamond particles, for example De Beers diamonds of the "SDA 40/50 mesh" type with a particle size between 0.42 and 0.25 mm, or "EDC, 40 / 60 mesh "with a particle size between 0.35 and 0.25 mm, the layer having a thickness of 1 mm.
Un câble d'acier à revêtement diamanté électroplaqué, d'une longueur de 20 m,est capable de découper en moyenne 50 m2 de marbre dans un temps compris entre 150 et 259 heures de travail,et il permet de réduire les frais correspondant au découpage de blocs de marbre à moins de la moitié des frais enregistré avec un câble hélicoidal. En termes de dépenses nettes, les économies qu'on peut réaliser en utilisant un câble d'acier revêtu de diamant s'élèvent approximativement à 60%. La vitesse de coupe de marbre de Carrare lors de l'utilisation d'un câble hélicoldal est de 1 m2/h,alors que cette vitesse de coupe est comprise entre 4 et 6 m2/h quand on utilise un câble d'acier à revêtement diamanté électroplaqué. An electroplated diamond coated steel cable, 20 m long, is capable of cutting on average 50 m2 of marble in a time between 150 and 259 hours of work, and it reduces the costs corresponding to cutting of marble blocks at less than half the cost recorded with a helical cable. In terms of net expenses, the savings that can be made using a diamond coated steel cable are approximately 60%. The cutting speed of Carrara marble when using a helical cable is 1 m2 / h, while this cutting speed is between 4 and 6 m2 / h when using a coated steel cable electroplated diamond.
L'invention a pour but de fournir un câble d'acier à revêtement diamanté qui soit facile à fabriquer et qui ait un grand rendement de coupe lorsqu'il est utilisé pour découper des éléments de marbre à partir de blocs équarris ou bruts, ou bien pour les travailler sur chantier (mise d'équerre, production de dalles,etc.). The object of the invention is to provide a diamond coated steel cable which is easy to manufacture and which has a high cutting yield when it is used to cut marble elements from squared or rough blocks, or else to work on site (setting square, production of slabs, etc.).
Conformément à la présente invention,le câble d'acier à revêtement diamanté comprend trois éléments essentiels.Le premier élément est le câble d'acier proprement dit qui se compose de torons enroulés en hélice,chaque toron comprenant deux ou plusieurs brins et chaque brin comportant deux ou plusieurs fils d'acier inoxydable. De tels câbles peuvent etre facilement trouvés sur le marché. According to the present invention, the diamond coated steel cable comprises three essential elements. The first element is the steel cable proper which is made up of strands wound in a helix, each strand comprising two or more strands and each strand comprising two or more stainless steel wires. Such cables can be easily found on the market.
Le second élément est un anneau fabriqué par frittage de poudres métalliques et dans lequel le diamant est dispersé et réparti dans toute la masse frittée. The second element is a ring made by sintering metal powders and in which the diamond is dispersed and distributed throughout the sintered mass.
Le troisième élément est un anneau fabriqué par frittage de poudres métalliques,mais en l'absence de particules de diamant ledit anneau remplissant la fonction d'espacer les anneaux contenant du diamant l'un de l'autre et d'avoir une résistance à l'abrasion bien inférieure à celle des anneaux contenant du diamant. The third element is a ring made by sintering metal powders, but in the absence of diamond particles said ring fulfilling the function of spacing the rings containing diamond from each other and of having a resistance to l much less abrasion than diamond-containing rings.
Les anneaux ou manchons contenant du diamant et les anneaux d'espacement de même diamètre sont insérés l'un après l'autre sur le câble d'acier en nombre permettant de le recouvrir complètement. Le câble est ensuite soudé à ses extrémités par des techniques connues et classiques. The rings or sleeves containing diamond and the spacing rings of the same diameter are inserted one after the other on the steel cable in number allowing it to be completely covered. The cable is then welded to its ends by known and conventional techniques.
Comme le câble d'acier recouvert par les anneaux contenant du diamant et par les anneaux d'espacement de même diamètre ne comporte aucun point de discontinuité,il est possible de le faire fonctionner à de plus grandes vitesses linéaires que les câbles connus à l'heure actuelle. Since the steel cable covered by the rings containing diamond and by the spacing rings of the same diameter does not have any point of discontinuity, it is possible to operate it at higher linear speeds than the cables known in the art. actual hour.
Dans certains cas où il n'est pas nécessaire d'atteindre de grandes vitesses linéaires,les manchons ou anneaux d'espacement peuvent avoir un diamètre inférieur à celui des anneaux contenant du diamant. In some cases where it is not necessary to reach high linear speeds, the sleeves or spacing rings may have a smaller diameter than the rings containing diamond.
Un autre avantage consiste en ce qu'un diamant ayant une finesse de grains correspondant à une granulométrie comprise entre 1,65 à 0,83 et 0,69 à 0,42 mm , peut être utilisé et, en conséquence,on peut employer le câble d'acier recouvert de diamant pour découper tous types de matières pierreuses (marbres,pierres calcaires,matières très abrasives telles que du "peperino", etc.). Another advantage is that a diamond having a fineness of grains corresponding to a particle size between 1.65 to 0.83 and 0.69 to 0.42 mm, can be used and, consequently, the steel cable covered with diamond to cut all types of stony materials (marbles, limestones, very abrasive materials such as "peperino", etc.).
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence,dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif,en référence aux dessins annexés dans lesquels:
Fig.l est une vue en coupe à échelle agrandie d'un câble revêtu de diamant correspondant à un type connu;
Fig.2 est une vue semblable à la figure 1 et montrant un câble recouvert de diamant conforme à la présente invention.Other advantages and characteristics of the invention will be highlighted, in the following description, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which:
Fig.l is a sectional view on an enlarged scale of a diamond coated cable corresponding to a known type;
Fig.2 is a view similar to Figure 1 and showing a diamond covered cable according to the present invention.
Sur la figurel,on a représenté un câble recouvert de diamant de type connu,qui est utilisable dans des opérations de coupe et qui comprend un câble métallique à torons 1 sur lequel est engagé un manchon en bronze 2 fileté intérieurement,ledit manchon étant bloqué sur le câble 1 par sertissage.L'élément de travail,qui se compose d'un manchon en acier 3,fileté intérieurement et comportant une couche superficielle extérieure 4 comprenant des grains de diamant et déposée par électroplacage,est vissé sur le manchon 2. In the figure, a cable covered with a known type of diamond is shown, which can be used in cutting operations and which comprises a metallic cable with strands 1 on which is engaged a bronze sleeve 2 internally threaded, said sleeve being locked on the cable 1 by crimping. The working element, which consists of a steel sleeve 3, internally threaded and comprising an outer surface layer 4 comprising diamond grains and deposited by electroplating, is screwed onto the sleeve 2.
Les différents éléments actifs sont espacés l'un de l'autre par des manchons en bronze 5 interposés entre les manchons porteurs 2,et ayant un diamètre réduit. Ce câble, à l'aide duquel on a obtenu des résultats certainement meilleurs que ceux pouvant être obtenus à l'aide d'un simple câble de découpage classique,présente cependant l'inconvénient que les éléments actifs s'usent très rap-idement. Une fois que la couche superficielle contenant du diamant a été éliminée par usure,le câble devient inefficace et son remplacement est nécessaire. The different active elements are spaced from each other by bronze sleeves 5 interposed between the support sleeves 2, and having a reduced diameter. This cable, with the aid of which certainly better results have been obtained than those which can be obtained using a simple conventional cutting cable, however has the drawback that the active elements wear out very quickly. Once the surface layer containing the diamond has been removed by wear, the cable becomes ineffective and its replacement is necessary.
On a représenté sur la figure 2 un câble recouvert de diamant conformément à la présente invention. Il se compose d'un câble à torons métalliques 1 du commerce,sur lequel un manchon ou anneau 6 formé de poudres métalliques frittées et contenant une quantité appropriée de particules de diamant qui ont été mélangés dans sa masse,ainsi qu'un manchon d'espacement 7 de meme diamètre,fabriqué par frittage mais ne contenant pas de particules de diamant,sont montés l'un après l'autre. Des anneaux ou manchons actifs 6 et des anneaux d'espacement 7 sont montés l'un derrière l'autre jusqu'à ce que le câble de coupe soit terminé; ensuite, ses extrémités sont soudées par des techniques classiques. FIG. 2 shows a cable covered with diamond in accordance with the present invention. It consists of a commercially available metal strand cable 1, on which a sleeve or ring 6 formed of sintered metal powders and containing an appropriate quantity of diamond particles which have been mixed in its mass, as well as a sleeve spacing 7 of the same diameter, produced by sintering but containing no diamond particles, are mounted one after the other. Active rings or sleeves 6 and spacing rings 7 are mounted one behind the other until the cutting cable is finished; then its ends are welded by conventional techniques.
On va maintenant décrire quelques exemples de fabrication de câbles recouverts de diamant,conformes à la présente invention. We will now describe a few examples of manufacturing cables covered with diamond, in accordance with the present invention.
EXEMPLE 1-Préparation d'anneaux actifs.EXAMPLE 1-Preparation of active rings.
On pèse les composants suivants sous la forme de poudres:
Cobalt 81%
Cuivre 4,3%
Etain 0,7%
Carbure de tungstène 14%.The following components are weighed in the form of powders:
Cobalt 81%
Copper 4.3%
Tin 0.7%
Tungsten carbide 14%.
On ajoute à ces poudres une quantité de diamant correspondant à 1,5 carat/10g de mélange. A quantity of diamond corresponding to 1.5 carats / 10 g of mixture is added to these powders.
Le diamant utilisé est du type "20/30 mesh",de granulométrie de 0,84 à 0,59 mm disponible auprès de la
Société De Beers.The diamond used is of the "20/30 mesh" type, with a particle size of 0.84 to 0.59 mm available from the
De Beers Society.
On mélange les particules de diamant et les poudres1 et le produit obtenu après cette opération de mélange est comprimé sous la forme d'anneaux ayant un diamètre de 9mm, une longueur de 10 mm,un trou intérieur de 4,2 mm,lesdits anneaux étant frittés à une température de 9000C pendant 10 minutes,sous une atmosphère d'hydrogène. The diamond particles and the powders1 are mixed and the product obtained after this mixing operation is compressed in the form of rings having a diameter of 9mm, a length of 10mm, an internal hole of 4.2mm, said rings being sintered at a temperature of 9000C for 10 minutes, under a hydrogen atmosphere.
L'anneau contenant du diamant qui est ainsi produit a une dureté Brinell de 110. The diamond-containing ring thus produced has a Brinell hardness of 110.
EXEMPLE 2-Préparation d'anneaux d'espacement
On pèse les composants suivants:
Cuivre 82%
Alumine 3%
Carbure de tungstène 15%.EXAMPLE 2-Preparation of spacer rings
The following components are weighed:
Copper 82%
Alumina 3%
Tungsten carbide 15%.
On mélange les poudres et on les comprime ensuite sous la forme d'anneaux ayant un diamètre extérieur de 9 mm,une longueur de 10 mm,un diamètre extérieur de 4,2 mm,lesdits anneaux étant ensuite frittés dans un four à une température de 7500C sous atmosphère d'hydrogène. The powders are mixed and then compressed in the form of rings having an outside diameter of 9 mm, a length of 10 mm, an outside diameter of 4.2 mm, said rings being then sintered in an oven at a temperature of 7500C under a hydrogen atmosphere.
L'anneau d'espacement ainsi produit présente une dureté
Brinell de 80.The spacer ring thus produced has a hardness
Brinell from 80.
Les anneaux contenant du diamant (exemple 1) et les anneaux d'espacement (exemple 2) sont disposés l'un derrière l'autre sur un câble d'acier d'un diamètre de 4 mm et d'une longueur de 30 m,dont les extrémités sont ensuite soudées par des techniques connues classiques. The rings containing diamond (example 1) and the spacing rings (example 2) are arranged one behind the other on a steel cable with a diameter of 4 mm and a length of 30 m, the ends of which are then welded by conventional known techniques.
Application à du travertin et d'une facon générale à des marbres.Application to travertine and generally to marbles.
Equarrissage de blocs. Block rendering.
A l'heure actuelle,lorsque des blocs de marbre doivent être équarris,on utilise une machine comportant une lame (monolame)pourvue de secteurs contenant du diamant et/ou une machine comportant un câble hélicoidal. At present, when blocks of marble have to be squared, a machine is used comprising a blade (monolame) provided with sectors containing diamond and / or a machine comprising a helical cable.
Les machines à monolame sont de deux types:
-type à grande vitesse
-vitesse de coupe : 1,50 à 1,80 m/heure
-longueur de coupe utile: 3,50 à 3,70 m.There are two types of single blade machines:
-high speed type
- cutting speed: 1.50 to 1.80 m / hour
- useful cutting length: 3.50 to 3.70 m.
-type normal
-vitesse de coupe : 0,90 à 1,20 m/heure
-longueur de coupe utile: 3,50 à 3,70 m. - normal type
- cutting speed: 0.90 to 1.20 m / hour
- useful cutting length: 3.50 to 3.70 m.
Les outillages disponibles à l'heure actuelle dans le commerce sont fabriqués par différents fabricants et tous sont pourvus de lames à secteurs à revêtement diamanté. The tools currently available on the market are manufactured by different manufacturers and all are fitted with sector blades with diamond coating.
En variante,dans certaines Sociétés,on utilise pour équarrir des blocs des machines équipées de câbles hélicol- daux. Les résultats obtenus en utilisant de telles machines sont les suivants:
-vitesse maximale de coupe : 80 à 100 cm/heure
-longueur de coupe utile : 3,80 cm.As a variant, in certain Societies, machines equipped with helical cables are used for squaring blocks. The results obtained using such machines are as follows:
- maximum cutting speed: 80 to 100 cm / hour
- useful cutting length: 3.80 cm.
On a obtenu les résultats suivants en utilisant le câble a revêtement diamanté conforme à l'invention:
-vitesse de coupe : 2,20 m/heure
-longueur de coupe utile : 4 m.The following results were obtained using the diamond coated cable according to the invention:
- cutting speed: 2.20 m / hour
- useful cutting length: 4 m.
On a obtenu ces résultats en utilisant un câble recouvert de diamant d'une longueur de 20 m. These results were obtained using a diamond coated cable 20 m in length.
Les sections contenant du diamant présentaient un diamètre de 9 mm,une longueur de 10 mm,et un trou intérieur de 4,2 mm;on a utilisé des particules de diamant du type "SDA 20/30 mesh" " de granulométrie 0,83/0,59 mm,disponibles auprès de la Société De Beers. The diamond-containing sections had a diameter of 9 mm, a length of 10 mm, and an internal hole of 4.2 mm, using diamond particles of the "SDA 20/30 mesh" type with a particle size of 0.83. / 0.59 mm, available from the De Beers Company.
Application au granit.Application to granite.
Lorsqu'on doit équarrir des blocs de granit,on utilise seulement des machines à câble à grande vitesse,par exemple la machine connue sous la désignation commerciale "PEFI 61". When granite blocks are to be squared, only high-speed cable machines are used, for example the machine known under the trade designation "PEFI 61".
Lorsqu'on utilise un cable hélicoidal dans une machine "PEFI 61",les résultats normalement obtenus sont les suivants:
-vitesse de coupe : 10 cm/heure
-longueur de coupe
utile : 3 m,
On a également utilisé un câble hélicoidal comportant un fil à revetement diamanté et présentant les caractéristiques suivantes: -section recouverte de diamant : diamètre 8 mm,
: longueur 10 mm,
trou intérieur 3,5 mm, -diamant : type "SDA-85, 40 x 65 mesh"
de granulométrie de
0,42 à 0,21 mm disponible
auprès de la Société
De Beers, -fil d'acier : diamètre 3 mm.When using a helical cable in a "PEFI 61" machine, the results normally obtained are as follows:
- cutting speed: 10 cm / hour
- cutting length
useful: 3 m,
A helical cable was also used, comprising a wire with diamond coating and having the following characteristics: -section covered with diamond: diameter 8 mm,
: length 10 mm,
inner hole 3,5 mm, -diamond: type "SDA-85, 40 x 65 mesh"
particle size of
0.42 to 0.21 mm available
from the company
De Beers, - steel wire: diameter 3 mm.
Les résultats obtenus en utilisant un câble à revêtement diamanté ayant les caractéristiques définies ci-dessus sont les suivants: -vitesse de coupe : 25 cm/heure -longueur de coupe utile : 8,80 m. The results obtained by using a diamond coated cable having the characteristics defined above are as follows: -cutting speed: 25 cm / hour - useful cutting length: 8.80 m.
Les résultats ci-dessus ont été obtenus en opérant sur du granit de Sardaigne "noir d'Afrique, porrine". The above results were obtained by operating on "black African, porrine" Sardinian granite.
Essais en carrière (Travertin)
On a effectué des opérations de coupe sur des blocs de Travertin en utilisant un câble hélicoïdal d'une longueur d'environ llOOm, d'un diamètre de 3,5 à 4,5 mm,avec addition de grandes quantités de sable pour rendre l'action de coupe plus facile.Career Essays (Travertine)
Cutting operations were carried out on Travertine blocks using a helical cable with a length of about 110 m, a diameter of 3.5 to 4.5 mm, with the addition of large quantities of sand to make the easier cutting action.
Le rendement normalement atteint a été d'environ 1 m2/h. The yield normally achieved was approximately 1 m2 / h.
Lorsqu'on a utilisé un câble à revêtement diamanté d'une longueur de 80 m,comportant des parties contenant du diamant d'un diamètre extérieur de 9 mm et une longueur de 10 mm,et des anneaux d'espacement de mêmes dimensions,opérant à une vitesse de 30 m/s,pour découper un bloc d'une longueur de 11 m,d'une hauteur de 8 m et d'une épaisseur de 1,70 m,on a obtenu les résultats suivants: -vitesse de coupe : 6 à 8 m2/heure -durée de service du câble à revêtement diamanté 2 jusqu'à ce qu'il soit usé : environ 800 n de matière
effectivement coupée, -économie (par rapport au simple câble hélicoldal) : environ 70%.When using a diamond coated cable with a length of 80 m, comprising parts containing diamond with an outside diameter of 9 mm and a length of 10 mm, and spacing rings of the same dimensions, operating at a speed of 30 m / s, to cut a block 11 m long, 8 m high and 1.70 m thick, the following results were obtained: - cutting speed : 6 to 8 m2 / hour - service life of the diamond coated cable 2 until it is worn: approximately 800 n of material
actually cut, -economics (compared to a simple helical cable): around 70%.
La description qui précède met en évidence les avantages mentionnés ci-dessus pour la présente invention; en dernier lieu,il ne faut pas sous-évaluer l'avantage écologique résultant de l'élimination de l'emploi de poudres de carborundum et senblables,qui sont dispersées dans l'atmosphère en provoquant sa pollution. The foregoing description highlights the advantages mentioned above for the present invention; lastly, the ecological advantage resulting from the elimination of the use of carborundum and sensitive powders, which are dispersed in the atmosphere causing pollution, should not be underestimated.
Bien entendu,l'invention n'est pas limitée aux exemples et modes de mise en oeuvre décrits ci-dessus, qui peuvent faire l'objet de nombreuses variantes. Of course, the invention is not limited to the examples and modes of implementation described above, which can be the subject of numerous variants.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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- 1981-12-04 FR FR8122785A patent/FR2495535A1/en active Granted
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Also Published As
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