Отрезной круг

В процессе ремонтно-строительных работ часто возникает необходимость быстро разрезать предмет, изготовленный из твердого материала - металла, бетона, натурального камня. В большинстве случаев для этого идеально подходит современный отрезной круг. Отрезные круги предназначены для быстрого и эффективного разрезания различных деталей и элементов конструкций, прорезания в них пазов заданного размера и формы, а также для ликвидации заусениц, наплывов и других выступающих дефектов обрабатываемой поверхности. Их применяют для резки изделий как из различных металлов - стали, чугуна, сплавов цветных металлов, так и из кирпича, шифера, керамики, гипсокартона, а также мрамора, гранита, камня, бетона и других материалов.

В бытовых целях используют отрезные круги, установленные на переносных отрезных или угловых шлифовальных машинах ("болгарках"). Для присоединения к инструменту в центре круга предусмотрено посадочное отверстие. Отрезной круг осуществляет резку частицами абразива (очень твердого мелкозернистого материала), который по размерам и форме напоминает песок. Внешнюю кромку круга образуют острые вершины абразива, которые в процессе работы срезают тончайшие стружки (при резке металла) или выкрашивают мелкие частицы материала (при резке неметаллических твердых поверхностей). По конструкции отрезные круги делят на абразивные и алмазные. Это условное деление, поскольку и те и другие работают за счет абразивных частиц. Но круги, называемые абразивными, целиком состоят из однородного материала - смеси дешевого абразива и вяжущего вещества. Алмазные же круги представляют собой стальной диск, на внешней кромке которого закреплены алмазные насадки разной конструкции.

Абразивные отрезные круги
в качестве абразива для таких кругов обычно используют электрокорунд (разновидность окиси алюминия) или карбид кремния. Электрокорунд менее твердый, но форма его частиц более приспособлена для резки стали. Карбид кремния применяют для резки неметаллических строительных материалов и сплавов цветных металлов. При изготовлении отрезного круга абразивные частицы смешивают с упругой синтетической связующей массой, такой как бакелитовая (пластмассовая) или вулканитовая (каучуковая). Для улучшения эксплуатационных характеристик в состав смеси вводят специальные наполнители. Полученную массу помещают в форму, спрессовывают, после чего подвергаюттермической обработке. Характеристики и соответственно, область применения отрезных кругов несколько отличаются в зависимости от типа связующего вещества. Круги с бакелитовой связкой чаще применяют для грубой резки металла и строительных неметаллических материалов. Круги с каучуковой связкой имеют меньшую производительность и предназначены для резки чугуна, сплавов титана и получения более гладких кромок реза (в домашнем хозяйстве такие круги практически не используют).

При резке с большой частотой вращения возникает опасность разрыва круга. Чтобы снизить ее, круг при изготовлении армируют упрочняющим элементом в виде круглого диска из тонкой стекловолоконной сетки. Расположение упрочняющих элементов может быть разным: один внутри массива круга или два по торцевым поверхностям. Однако упрочняющий элемент не всегда предусмотрен конструкцией. Если его нет, ставить абразивный круг на "болгарку" не рекомендуется. В бытовых целях обычно используют абразивные отрезные круги диаметром от 100 до 230 мм ("болгарки", как правило, рассчитаны на круг диаметром не более 230 мм) и толщиной от 1 до 5 мм. Диаметр посадочного отверстия обычно составляет 22,2 мм (чаще всего оно обрамляется впрессованной металлической калибровочной втулкой). Производят также отрезные круги диаметром 80 и 100 мм с посадочным отверстием 10 мм для установки на бытовую электродрель. Эффективность работы с абразивным кругом в значительной степени зависит от размера и твердости частиц: чем крупнее частицы и тверже сам абразив, тем быстрее можно производить резку. Зернистость абразива (размер частиц) может составлять от 0,1 до 2 мм. Ее всегда указывают на маркировке в условных единицах (однако система маркировки у каждого производителя своя, поэтому при покупке диска необходимо проконсультироваться у продавца).

Абразивные режущие круги обладают очень важным преимуществом - в процессе работы они обычно не нагреваются выше 70-80°С, поэтому им не требуется принудительное охлаждение водой. Хорошее естественное охлаждение обеспечивает большое количество пор, которые образуются в круге в процессе его изготовления. Этому способствует также специальный наполнитель, который добавляют в связку и который выкрашиваетсяся при резке. Кроме того, чтобы уменьшить нагрев абразивного круга, его торцевую поверхность делают либо плоской, но очень грубой (с выступающими из связки зернами абразива), либо рифленой, с неглубокими канавками (например, в форме концентрических окружностей). Это значительно снижает тепловыделение по сравнению с гладкой поверхностью.

К достоинствам абразивных режущих кругов относится и то, что они не затупляются при резке. Однако первоначальный диаметр в процессе работе постепенно уменьшается за счет разрушения частиц абразива и выгорания связки. По этой же причине резка абразивным кругом всегда сопровождается интенсивными снопами искр - сгорающие частицы связки и мельчайшие металлические стружки вылетают по касательной в направлении вращения. Абразивные режущие круги достаточно упруги, поэтому допускают кратковременный, хотя и нежелательный, перекос в пазу. Эффективность работы отрезного круга определяют частота его вращения и подача (скорость перемещения вглубь разрезаемого материала). Максимально допустимая частота вращения обязательно должна быть указана в маркировке круга или на этикетке.

Алмазный отрезной круг
Алмаз - одна из кристаллических модификаций углерода и самый твердый материал на Земле. Основу конструкции алмазного отрезного круга составляет тонкий стальной диск с посадочным отверстием в центре. По его периметру закрепляют алмазонесущий слой в виде полного кольца или нескольких сегментов. Этот слой состоит из зерен технических (искусственных или природных) алмазов размером от 0,2 до 0,8 мм, чаще всего смешанных с еще более мелкими частицами металлов (как правило, бронзы, кобальта или их сочетаний). Последующее спекание металлических частиц приводит к образованию связующего каркаса, который играет роль оправы и помогает прочно закрепить алмазы. Состав связки для круга подбирается очень тщательно, поскольку она должна не только надежно закреплять алмазы, но и выдерживать высокую температуру, а также значительную механическую нагрузку.

Режущая кромка и боковая поверхность алмазонесущего слоя алмазных отрезных кругов могут иметь разную форму. Режущая кромка определяет производительность процесса резки. Она может быть сплошной (в виде замкнутого кольца) или прерывистой, образуемой сегментами окружности. Боковая поверхность алмазоносущего слоя регулирует отвод тепла при резке. Она бывает плоской и волнообразной. Различные сочетания форм режущей кромки и боковой поверхности алмазонесущего слоя образовали четыре типа алмазных отрезных кругов: "Корона"; "Турбо"; сегментные; турбосегментные.

У кругов "Корона" алмазонесущий слой имеет вид полного кольца с плоской боковой поверхностью. Их выпускают с двумя видами связки (на основе бронзы и на основе кобальта с добавлением бронзы). Круги со связующим на основе бронзы предназначены для резки мягких материалов: мрамора, гипса, гипсокартона, черепицы, керамической плитки и полудрагоценных камней, а на основе кобальта - для более твердых материалов: гранита, кварцита, лабрадорита, природных камней, кремния. Круги "Корона" обеспечивают наименьший расход материала и срез с гладкими краями, но большая площадь соприкосновения плоского сплошного алмазонесущего слоя приводит к сильному нагреву. Поэтому для кругов этого типа почти всегда используют принудительное охлаждение водой. Исключение составляют круги "Корона" диаметром до 230 мм для сухой резки керамической плитки. Для них можно использовать обычную "болгарку".

У кругов "Турбо" алмазонесущий слой также имеет вид полного кольца. Но в их боковых поверхностях делают наклонные канавки для уменьшения площади контакта с материалом, и они становятся волнообразными. В результате разрезаемого материала касаются только вершины волн. А воздух, захватываемый канавками, обеспечивает хорошее охлаждение. Поэтому использовать принудительное охлаждение водой для таких кругов не нужно. Круги "Турбо" выпускают с тремя видами связки (на основе бронзы, на основе бронзы с добавлением железа и кобальта и на основе кобальта с добавлением бронзы). Круги на основе бронзы предназначены для резки мрамора, керамической и кафельной плитки, гипсокартона, черепицы, известняка, обожженого и силикатного кирпича. На основе бронзы с добавками - для материалов средней твердости: бордюрного камня, шамотного кирпича, шифера, твердого мрамора, легкого бетона. На основе кобальта - для твердых материалов: гранита, тяжелого бетона. Наиболее ходовой диаметр кругов "Турбо" - 230 мм, он определяется размерами стандартного кожуха "болгарки". Иногда, если позволяет ее мощность, уаанавливают больший по размерам кожух (с пылеотсосом или без), чтобы увеличить диаметр круга до 254 мм.

Сегментные алмазные круги оснащают алмазонесущим слоем не в виде кольца, а состоящим из отдельных сегментов с промежутками между ними. Сегменты изготавливают отдельно, а затем припаивают к корпусу круга серебряным припоем или приваривают лазерной сваркой. Такая конструкция позволяет достигать более высокой производительности за счет того, что отрезанные кусочки материала попадают в пазы между сегментами и удаляются, а значит, не мешают резке. Пазы между сегментами могут быть разной ширины. Для резки природных материалов (мрамора, гранита, габбро, кварцита) лучше использовать круги с узкими пазами между сегментами, чтобы исключить резкий, неприятный звук, а для резки бетона - с широкими пазами, чтобы повысить производительность. Боковые поверхности алмазонесущего слоя сегментных кругов плоские, поэтому практически все они требуют охлаждения водой. Методом подбора связующего и с помощью лазерной сварки изготавливают сегментные круги диаметром до 254 мм для сухой резки бетона и кирпича, что позволяет использовать "болгарку".

У турбосегментных алмазных кругов алмазонесущий слой имеет вид сегментов с волнообразной боковой поверхностью, который приваривают лазерной сваркой к корпусу. Эти круги сочетают в себе лучшие свойства сегментных кругов и кругов "Турбо", поэтому они обеспечивают высокую производительность сухой резки. Работая с алмазными отрезными кругами, следует помнить, что при нагреве выше 800°С алмаз необратимо утрачивает свою твердость. И хотя алмазным кругом можно резать практически любой материал, необходимо строго ограничивать температуру нагрева (по этой причине алмазные круги не используют для резки металлов, отдавая предпочтение абразивным). Нагрев круга помимо конструкции зависит и от режимов резки - скорости вращения и перемещения (подачи) круга.

Выбор и эксплуатация отрезного круга
Прежде всего необходимо определить, какой круг больше подходит в каждом конкретном случае: абразивный или алмазный. Если предстоит резать изделия из металла, предпочтительнее абразивный круг. Для резки минеральных материалов (камня, бетона, кирпича и др.) подойдут оба типа кругов. Однако следует иметь в виду, что стоимость абразивного круга во много раз меньше, чем алмазного. С другой стороны, у алмазных кругов во много раз выше ресурс работоспособности. Поэтому, если отрезать нужно немного и лишь от случая к случаю, выгоднее приобрести абразивный отрезной круг. Если же необходимо постоянно производить резку, то алмазный.

Следующий критерий выбора - наиболее подходящий диаметр отрезного круга. Поскольку чаще всего такие круги применяют вугловых шлифовальных машинах, диаметр подбирают, исходя из требований конкретной модели инструмента. "Болгарки", представленные на отечественном рынке, рассчитаны на следующий размерный ряд кругов: 115, 125, 150, 180 и 230 мм. Модели с диаметром шлифовального круга 115 и 125 мм оптимальны в быту, а тяжелые модели с кругом диаметром 230 мм предназначены для профессионального использования в промышленности и строительстве. Желательно выбирать круг максимального диаметра, для используемой модели "болгарки", иначе будет трудно работать из-за большого крутящего момента.

При покупке нужно убедиться, что отрезной круг не деформирован, а на его поверхности отсутствуют трещины и сколы. Перед началом работы новый круг необходимо прокрутить вхолостую около 5 мин., держа "болгарку" с одетым кожухом кругом от себя, поскольку в результате возможных ударов при транспортировке в корпусе круга могли образоваться микроскопические трещины, приводящие к его разрушению и разлету осколков при включении инструмента. Редко, но встречаются отрезные круги, посадочное отверстие которых больше, чем диаметр вала "болгарки". В этом случае можно использовать специальное переходное кольцо.

Для эффективной работы отрезного круга желательно соблюдать несколько правил:
- при разрезании металлического изделия нужно закреплять его только с одной стороны, иначе от сильного нагревания он деформируется и может заклинить абразивный круг;
- хранить абразивный круг с бакелитовой связкой нужно в сухом месте, поскольку от влаги прочность связки со временем снижается;
- при интенсивном искрении и нагреве абразивного круга в процессе работы следует прекратить резку (поднять круг над материалом) примерно на 10 сек., а затем продолжить работу с уменьшенной подачей.