Método para cortar un bloque de granito.

Un método para cortar un bloque de granito (12) en losas con un ancho de corte en exceso (txs) de menos de 2 mm,

y una variación del espesor promedio de menos del 20% del espesor de una losa nominal objetivo, dicho método comprendiendo las etapas de:

proporcionar un bloque de granito (12);

cortar dicho bloque de granito (12) con un dispositivo de corte (10), comprendiendo el dispositivo de corte (10):

una pluralidad de cuchillas (88) espaciadas, generalmente paralelas, teniendo cada una de las cuchillas (88) una pluralidad de segmentos de corte (90 - 104) montados sobre ella;

en donde cada uno de los segmentos de corte (90 - 104) están separados entre sí por una distancia de centro a centro y existe una variación en el espaciamiento de al menos 1 mm entre una distancia máxima de centro a centro y una distancia mínima de centro a centro de los segmentos;

comprendiendo cada uno de los elementos de corte (90 - 104) una fase continua impregnada con un material superabrasivo seleccionado de entre diamante natural, diamante sintético, nitruro de boro cúbico, y combinaciones de los mismos; y producir losas de granito; y en donde cada losa de granito producida tiene una rugosidad superficial de Ra de menos de 1000 μ-pulgada; y caracterizado porque cada uno de los segmentos de corte (90 - 104) tiene una propiedad de resistencia al desgaste que varía al menos 10% de al menos otro segmento montado sobre la misma cuchilla (88), donde las diferentes propiedades de resistencia al desgaste se seleccionan del grupo de a) concentración de materiales superabrasivos en cada segmento; b) grado del material superabrasivo en cada segmento de acuerdo a lo medido por su resistencia a la fractura por compresión; c) composición de materiales superabrasivos en cada segmento; y d) longitud del segmento.

Método para cortar un bloque de granito Esta invención se relaciona con un método mejorado para cortar losas de granito Campo de la invención Las sierras de bastidor de tipo oscilante han sido utilizadas comúnmente para cortar grandes bloques de granito en losas. Estas sierras de bastidor emplean hasta 250 cuchillas de acero montadas bajo tensión (por ejemplo, 80 kN) sobre un bastidor. El bastidor típicamente oscila alrededor de dos puntos de giro. Con el propósito de cortar granito, se esparce sobre las cuchillas de acero una suspensión que contiene granos abrasivos (como arena, granalla de acero o carburo de silicio) y cal dispersa en agua.

Velocidades de corte de sólo unos pocos centímetros por hora hacen que esta técnica sea muy lenta. Por ejemplo, el corte de un gran bloque de granito de 2 m a un promedio de profundización de 3 cm/h toma casi tres días. Los requisitos de tiempo para el corte de granito y el uso de la suspensión que contiene abrasivos son las razones para el consumo de grandes cantidades de lechada de granalla de acero/agua/cal nociva para el medio ambiente. Las cuchillas de acero también tienen una vida útil de 2 - 3 bloques en promedio, lo que contribuye a los costes involucrados en el corte del granito.

Cuando se utiliza granalla de acero en la suspensión, típicamente oscila en un rango de tamaño de 0, 1 a 8 mm con formas de partícula desde casi esférica hasta altamente angulares, por ejemplo, como se encuentran comercialmente disponibles en http://www. wheelabr.com/. En la operación de sierras de bastidor de tipo oscilante para cortar grandes bloques de granito en losas, el bastidor rectangular horizontal que cuenta con una serie de cuchillas de acero espaciadas montadas bajo tensión oscila alrededor de dos puntos de giro y desciende sobre un bloque fijo. En esta operación del estado del arte, mientras que las cuchillas oscilan y descienden, se suministra continuamente una suspensión que contiene granalla de acero y cal dispersas en agua a las áreas de contacto entre las cuchillas y el bloque. Las cuchillas arrastran de este modo con ellas los elementos abrasivos de la suspensión, lo que proporciona la acción de corte por el desgaste de las ranuras dentro del bloque. Las partículas abrasivas, por ejemplo, granallas de acero, deben viajar entre la cuchilla y las paredes del corte para alcanzar la superficie objetivo. Mientras que en el espacio entre ellos, las partículas de acero erosionan las paredes de la ranura. Esta acción crea dos efectos perjudiciales: primero, el desgaste hace que las ranuras se ensanchen; segundo, la acción hace que la superficie de granito se torne áspera.

Con referencia a una operación típica para el corte de losas de granito usando una sierra de bastidor horizontal equipada con una pluralidad de cuchillas generalmente paralelas, espaciadas, la separación entre cuchillas adyacentes en la sierra de bastidor, tseparación se determina por el espesor de la losa objetivo, tlosa, y el exceso de ancho del corte, txs, como se muestra en la Figura 1. La separación se define por la relación:

Tseparación = tlosa + txs (Ecuación 1)

Como se describe por medio de la relación, entre más grande es el exceso de ancho del corte, más separadas deben estar las cuchillas con el fin de lograr un espesor de losa objetivo.

Con referencia a la operación del estado del arte por medio de la utilización de lodos abrasivos en la técnica anterior con las partículas abrasivas típicas, por ejemplo, granallas de acero, que se utilizan para el granito con la sierra de bastidor son del orden de 1 - 2 mm y angulares. Como se muestra en la Figura 2, las partículas abrasivas atrapadas entre la cuchilla y las paredes hacen que el ancho del corte se incremente aproximadamente dos veces el tamaño promedio de partícula más grande, independientemente de otros factores que puedan afectar el ancho del corte, tales como la vibración o la deflexión de las cuchillas fuera del plano.

En un ejemplo de la técnica anterior que emplea abrasivos en la suspensión que tienen un tamaño de partícula promedio de 1 a 2 mm, el exceso de ancho del corte, txs, puede esperarse que sea dos veces el tamaño promedio de partícula, o un mínimo de aproximadamente 2 - 4 mm. Sin embargo, en la práctica, se observa comúnmente un exceso de ancho del corte de txs de al menos 5 mm. Las razones para un mayor ancho de lo esperado de exceso de corte son las siguientes: primero, se pueden encontrar múltiples capas de partículas en el espacio entre la cuchilla y el bloque; y segundo, las partículas son altamente irregulares y, por tanto, las mayores dimensiones de las partículas serían una mejor estimación para el ancho de corte en exceso esperado. A medida que se suministra la suspensión que contiene abrasivos de diferentes tamaños en forma continua a las áreas de contacto entre las cuchillas y el bloque en la operación de corte de granito del estado del arte, el ancho de corte en exceso varía con los tamaños de partícula en la suspensión que es suministrada para cortar las losas en ese momento. En consecuencia, el uso de la suspensión abrasiva o la granalla de acero afecta la calidad de la losa de granito, siendo comunes variaciones de espesor en las losas de granito cortadas de más de 1 mm con el uso de granallas de acero y/u otros abrasivos.

Con referencia nuevamente a la Figura 1, la cantidad total de ancho del bloque requerida para producir una losa se puede expresar mediante la siguiente relación:

Wbloque = tlosa + tcorte = tlosa + tcuchilla + txs (Ecuación 2)

Como ejemplo, considere un espesor de losa previsto de 22 mm, un espesor de cuchilla de aproximadamente 4 mm, y un ancho de corte en exceso de 5 mm. En este caso, el ancho del bloque requerido para una sola losa es de aproximadamente 31 mm. Como se muestra más arriba, además de afectar el acabado de la superficie de la losa, el método en el estad del arte para el corte de losas de granito es bastante ineficiente y derrochador siendo el ancho de corte en exceso casi del 25% de las losas finales de granito.

Además del ancho de corte del granito, la calidad de la superficie del granito también se ve afectada por el tamaño de la partícula abrasiva. Mientras abrasionan las paredes de un corte, las partículas abrasivas tales como la granalla de acero crean una superficie típicamente áspera como se ilustra en la Figura 5, que es una SEM que ilustra la superficie de un corte de una losa de granito en una operación del estado del arte. En general, la rugosidad de la superficie aumenta con el aumento de tamaño de las partículas abrasivas utilizadas en la operación.

Los solicitantes han encontrado que el uso de cuchillas de sierra de bastidor horizontal equipadas con segmentos que contienen diamante producen económica y sorprendentemente losas de granito de un espesor objetivo utilizando menos bloques por losa, al mismo tiempo que se producen losas de granito con una mejor calidad de la superficie. La reducción del ancho del bloque requerido por losa es el resultado de un exceso reducido del ancho de corte, txs, en la operación.

La solicitud de patente de los Estados Unidos No. 2003/127086 A1 da a conocer un método para el corte de granito con una sierra de bastidor horizontal que tiene una pluralidad de cuchillas adyacentes y espaciadas entre sí para el corte de granito. Cada una de las cuchillas incluye segmentos de corte de diamante montados en un borde de corte de las mismas para atacar el granito con un movimiento de tipo oscilante para cortar losas de granito. El documento también describe los requisitos para la sustitución del método convencional de corte del granito con una solución que emplea segmentos que contienen diamante.

La solicitud de patente de los Estados Unidos No. 2003/0148723 da a conocer una cuchilla de sierra circular con segmentos adheridos de metal sinterizado con acción abrasiva, que contiene partículas de material duro, para herramientas de mecanizado o corte de materiales duros y/o frágiles con un soporte para la herramienta que acomoda los segmentos.

Breve resumen de la invención Los aspectos de la invención se definen en la reivindicación independiente. Las reivindicaciones dependientes definen formas de realización ventajosas.

La invención se refiere además a un método para cortar un bloque de granito de acuerdo con la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos La Fig. 1 es una vista esquemática en sección que muestra dos cuchillas de sierra adyacentes en una operación de corte de granito; La Fig. 2 es una vista esquemática en sección que muestra una operación del estado del arte que emplea granallas de acero; La Fig. 3 es una vista en sección de la sierra de bastidor horizontal de la presente... [Seguir leyendo]

1. Un método para cortar un bloque de granito (12) en losas con un ancho de corte en exceso (txs) de menos de 2 mm, y una variación del espesor promedio de menos del 20% del espesor de una losa nominal objetivo, dicho método comprendiendo las etapas de:

proporcionar un bloque de granito (12) ; cortar dicho bloque de granito (12) con un dispositivo de corte (10) , comprendiendo el dispositivo de corte (10) :

una pluralidad de cuchillas (88) espaciadas, generalmente paralelas, teniendo cada una de las cuchillas (88) una pluralidad de segmentos de corte (90 - 104) montados sobre ella; en donde cada uno de los segmentos de corte (90 - 104) están separados entre sí por una distancia de centro a centro y existe una variación en el espaciamiento de al menos 1 mm entre una distancia máxima de centro a centro y una distancia mínima de centro a centro de los segmentos; comprendiendo cada uno de los elementos de corte (90 - 104) una fase continua impregnada con un material superabrasivo seleccionado de entre diamante natural, diamante sintético, nitruro de boro cúbico, y combinaciones de los mismos; y producir losas de granito; y en donde cada losa de granito producida tiene una rugosidad superficial de Ra de menos de 1000 µ-pulgada; y caracterizado porque cada uno de los segmentos de corte (90 - 104) tiene una propiedad de resistencia al desgaste que varía al menos 10% de al menos otro segmento montado sobre la misma cuchilla (88) , donde las diferentes propiedades de resistencia al desgaste se seleccionan del grupo de a) concentración de materiales superabrasivos en cada segmento; b) grado del material superabrasivo en cada segmento de acuerdo a lo medido por su resistencia a la fractura por compresión; c) composición de materiales superabrasivos en cada segmento; y d) longitud del segmento.

2. El método de la reivindicación 1, en donde dicho ancho de corte en exceso (txs) es menor a 1 mm.

3. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde cada una de las losas de granito así cortadas tiene una rugosidad superficial Ra de menos de 500 µ-pulgada.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde cada una de las losas de granito así cortadas tiene una variación del espesor promedio de menos del 10% del espesor de una losa nominal objetivo.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde cada una de las losas de granito así cortadas tiene un parámetro de altura ISO de 10 puntos Rz de menos de 10.000 µ-pulgada y una altura máxima de pico a valle Rmáx de menos de 10.000 µ-pulgada.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde cada una de las losas de granito así cortadas tiene un parámetro de altura ISO de 10 puntos Rz de menos de 5.000 µ-pulgada y una altura máxima de pico a valle Rmáx de menos de 5.000 µ-pulgada.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde cada una de las losas de granito así cortadas tiene un parámetro de altura ISO de 10 puntos Rz de menos de 4.000 µ-pulgada y una altura máxima de pico a valle Rmáx de menos de 4.000 µ-pulgada.