Монолитные бетонные здания и сооружения рассчитаны на многие десятилетия эксплуатации. Но что если на протяжении этого времени нужно поменять назначение здания? К счастью, сносить старое и строить новое не потребуется. Можно обойтись минимальной хирургией, но для нее необходимы правильные инструменты, способные сразиться с бетоном на равных. «TechInsider» побывала на производстве алмазных строительных инструментов.
«Можно сказать, что успехом мы отчасти обязаны ошибкам строителей и проектировщиков, — смеется Дмитрий Климашев, коммерческий директор завода "Дельта", выпускающего основу инструмента — алмазные сегменты. — Помню, был случай, когда строители залили стены комнаты, а потом обнаружили, что попасть внутрь невозможно: в проекте просто забыли предусмотреть хотя бы одну дверь. А бывают и ошибки самих строителей: скажем, дверь в документации есть, но сделать ее забудут. И вот тогда в дело вступают наши алмазные инструменты, способные без побочных разрушений и точно в размер резать бетон».
Основа режущего инструмента – это порошки, состоящие из кристаллов синтетического алмаза. От зернистости порошка (размера кристаллов) зависит чистота обработки поверхности. Для строительных инструментов используются в основном порошки с зернистостью 400–600 мкм. Для автоматизации процесса дозирования при прессовании брикетов обычно используется виброподача гранулированной смеси. Если же смесь не гранулировать, то она разделяется на фракции – алмазы «всплывают», а металл опускается вниз.
Впрочем, алмазные инструменты применяются в строительстве достаточно широко даже там, где никаких ошибок не допущено. При перепрофилировании зданий зачастую нужно вырезать части перекрытий или просверлить отверстия под арматуру для усиления фундамента. «Вот сейчас мы как раз переделываем одно такое здание, — говорит Дмитрий Климашев. — Оно планировалось как автостоянка, но новые владельцы решили сделать из него торговый центр. А если здание нужно просто демонтировать, а оно стоит в тесной городской застройке? В этом случае ни взрывом, ни стальной бабой (гирей на тросе) это сделать невозможно — вот тут и приходят на помощь режущие алмазные диски, которыми мы выполняем хирургическое удаление».
Алмазный инструмент. Технологии изготовления
Формовка в графитовых формах. Предварительно сформованные холодным прессованием брикеты из смеси алмазов и связующего (порошки металлов) зажимают в графитовой форме и ставят в печь, где разогревают электрическим током в вакууме или азотной атмосфере и спекают под давлением.
Свободное спекание. Предварительно сформованный холодным прессованием брикет кладут на противень и «запекают» в печи в водородной среде при нормальном давлении, в результате чего он немного уменьшается в объеме. Простая технология дает возможность массового выпуска, но плохо поддается автоматизации.
Горячая допрессовка. Нанесенный на инструмент слой алмазов со связующим разогревают, а затем помещают под пресс. В основном используется для мелкого режущего инструмента (отрезные диски для ручных машин).
Гальваническое заращивание. На инструмент наносятся чередующиеся слои алмазного абразива и никеля (гальваническим методом). Такие инструменты недешевы, но имеют большой ресурс. Обычно этот метод используется для производства режущих канатов, а также инструментов для ювелирного дела и медицины.
Вакуумная пайка. На инструмент наносятся чередующиеся слои алмазного абразива и металла — методом осаждения из газовой фазы в вакуумной камере.
Пропитка. Поверх брикета, сформованного холодным прессованием, помещают кусочек металла (обычно меди). После нагрева в печи медь плавится и пропитывает брикет. Этот процесс используется для изготовления бурового инструмента, но дорог и плохо автоматизируется.
Спецзадания
Но, конечно, самые интересные задачи — специальные. По словам начальника отдела развития Андрея Пугачева, как раз это направление и подтолкнуло компанию «Адель» к развитию собственного производства алмазного инструмента (вначале она только оказывала услуги). Среди специальных задач Андрей вспоминает вскрытие случайно заблокированной сейфовой комнаты, очень трудоемкое из-за высокого наполнения бетона арматурой, или ремонт взлетно-посадочной полосы Краснодарского аэродрома, где за восемь часов нужно было вырезать поврежденную бетонную плиту, поставить новый каркас, залить быстротвердеющим бетоном и успеть покинуть полосу до того, как ее торца коснулся колесами самолет.
На готовых сегментах волоконный лазер выжигает маркировку и номер партии. После этого сегменты упаковывают и отсылают тем клиентам, которые предпочитают приваривать сегменты к корпусу режущего инструмента самостоятельно.
Иногда для таких работ приходится изготавливать и совершенно уникальный инструмент. «Когда открывали филиал сцены Большого театра, нужно было вывести воздуховоды под каждое кресло, но дело осложнялось тем, что поверх бетона был уже уложен дорогой деревянный паркет, — вспоминает Дмитрий Климашев. — Нам пришлось придумывать, как просверлить паркет, вставить туда обсадные трубы, чтобы защитить дерево от охлаждающей воды, и внутри всего этого сверлить отверстие под воздуховод. Потом обнаружилось, что в перекрытии над уже готовой сценой забыли высверлить отверстия под микрофоны. Там вообще нельзя было использовать воду для охлаждения, так что мы разрабатывали и изготавливали специальные сверла для работы всухую. А уже перед открытием обнаружили, что барабан не проходит в оркестровую яму, так что нам пришлось оперативно вырезать для него дополнительный проем».
В некоторых случаях нужно не только изготовить сегменты, но и приварить их к корпусу инструмента. Для точного сопряжения с корпусом сегменты обрабатывают на специальной шлифовальной установке в автоматическом режиме.
Связующее звено
Путь к режущему бетон алмазному диску или коронке начинается с алмазного порошка. Он состоит из монокристаллов синтетического алмаза размерами обычно 400−600 мкм. «Можно использовать и натуральные алмазы, но синтетические имеют более стабильные и прогнозируемые характеристики, и они гораздо дешевле, — объясняет главный технолог компании "Адель" Сергей Церман. — Алмазный порошок смешивают с порошкообразным связующим веществом, например кобальтом. Режущим элементом служат алмазы, а связующее вещество удерживает их в инструменте. Постепенно алмазы затупляются и вылетают из связующего, которое стачивается и обнажает следующий слой новых алмазов, готовых к работе».