دستگاه سیم برش

از جمله دستگاه ها و تجهیزات مهم و پرکاربرد در حوزه صنعت و معدن، می توان به دستگاه سیم برش اشاره نمود. در این مقاله قصد داریم به معرفی کامل این دستگاه، کاربرد، ویژگی ها وهمچنین انواع این دستگاه بپردازیم.
فناوری استفاده از این دستگاه کاربردی، حدودا از سال 1970میلادی وپس از جنگ جهانی دوم، در عملیات بهره برداری از معادن جهان رواج یافت و باعث ایجاد پیشرفت شگرفی در حوزه صنعت و معدن گردید. صرفه جویی در صرف وقت و هزینه استخراج معدن، بالارفتن بازده و راندمان کاری، روش استفاده آسان حتی برای افراد غیرمتخصص و مبتدی و همچنین افزایش ظرفیت تولید ونیز ممانعت از به هدر رفتن منابع از جمله دلایل رواج استفاده از این دستگاه می باشد.

پیشنهاد آرمیکو: جهت اطلاعات بیشتر در مورد خرید معدن با آرمیکو در ارتباط باشید.

امروزه از دستگاه سیم برش، جهت فرایند برش و جداسازی کوپ ها و نیز نمونه های مختلفی از سنگ ها که با اهداف مختلف از معادن استخراج می گردد، استفاده می شود. سنگ کوپ و یا همان سنگ بلوک به سنگ هایی با ابعاد بزرگ گفته می شود که به طور مستقیم از معادن استخراج گردیده و پس از برش توسط دستگاه سیم برش، به کارخانجات سنگبری منتقل می شوند. جنس این سنگ ها، عموما مرمریت، تراورتن ویا گرانیت برای کاربردهای ساختمانی و… می باشد.

مکانیزم اصلی دستگاه سیم برش، به گونه ای است که از یک سیم که دارای درجه سختی بیشتر از سنگ موردنظر است ، جهت برش و جداسازی و حتی شکل دهی به سنگ استفاده می شود. در این روش از مواد ساینده جهت انجام فرایند برش استفاده می شود.

 قسمت سیم دستگاه، به دور سنگی که قصد داریم عملیات برش را روی آن انجام دهیم قرار می گیرد و سنگ را برش می دهد. بدیهی است، بالابودن درجه سختی سیم مانع از پارگی و آسیب فیزیکی به آن می شود و در نهایت سنگ مورد نظر به راحتی برش داده می شود. در حین عملیات برش سنگ، به طور مداوم از آب به عنوان مایع خنک کاری سیم استفاده می شود. این کار باعث می شود تا آسیب های ناشی از حرارت بر اثر اصطکاک وارده به سیم به حداقل برسد.

ویژگی های منحصر به فرد دستگاه سیم برش مانند ارتعاشات کم این دستگاه، ایجاد آلودگی و سروصدای کمتر و عدم تولید قسمت های دور ریز سنگ که تحت عنوان سنگ لاشه یا سنگ باطله شناخته می شوند، به خصوص برای سنگ های گران قیمت، بر اهمیت استفاده از آن می افزاید.
با توجه به جنس سنگ، نوع عملیات و ابعاد مورد نظر، نوع دستگاه، زاویه برش، سرعت برش، مواد ساینده و… نیز متفاوت خواهد بود. درشروع فرایند برش، به طور کلی دو نوع برش حلقوی عمودی و برش حلقوی افقی اولیه در سنگ ایجاد می شود.
از دستگاه سیم برش در دو مرحله از عملیات معدن می توان استفاده کرد. در مرحله اول جهت انجام برش اولیه سنگ و استخراج آن از معدن و در مرحله دوم جهت تقسیم سنگ به قطعات کوچک تر قابل حمل به شکل مکعب مستطیل، که اصطلاحا به آن قواره کردن سنگ گفته می شود، از این دستگاه استفاده می گردد. هر قواره معمولا بیش از ده تن وزن دارد.
بسته به نوع دستگاه سیم برش مورد استفاده در عملیات برش و سنگ مورد نظر، سرعت برش بین 1.2تا 8 متر مربع بر ساعت و قطر سیم بین 3 تا 3.5 میلی متر و طول استاندارد آن بین 5 تا 15 متر می باشد. قدرت موتور الکتریکی این دستگاه، بین 7.5 تا 75 اسب بخار و قدرت موتور دیزلی 120اسب بخار است.

در کشورهایی مانند ایتالیا، تاریخچه استفاده از دستگاه سیم برش فولادی به حدود صد سال قبل باز می گردد. دستگاه سیم برش فولادی، شامل سیم هایی از جنس فولاد است که به دور هم پیچیده شده اند. در فرایند برش سنگ به کمک دستگاه سیم برش فولادی، از پودر سیلیس، به عنوان مواد ساینده استفاده می شود.

با حرکت سیم روی سطح سنگ مورد نظر، که یک حرکت دورانی می باشد، عملیات برش آغاز می گردد. در این هنگام، ذرات پودر سیلیس که به عنوان ماده ساینده در این روش مورد استفاده قرار می گیرند با سنگ تحت عملیات تماس پیدا می کنند. جهت تماس بهتر این ذرات با سنگ مورد نظر و قرار گرفتن آن ها بین سنگ وسیم، برش ها در جهت عمودی بوده و از سمت بالا به پایین انجام می گیرد.
دستگاه سیم برش فولادی از تعدادی قرقره هدایت کننده، سیستم نیرو محرکه و دستگاه ایجاد کشش و بخش هایی دیگر تشکیل شده است. استفاده از این دستگاه جهت برش، به طور مداوم به آب به عنوان سیال خنک کاری نیاز دارد. با آویختن وزنه مناسب به قرقره ها و ایجاد کشش و تغییر زاویه، برش هایی روی سنگ ایجاد می شوند.

در فرایند برش به کمک دستگاه سیم برش فولادی، انرژی مصرفی نسبتا کم بوده و امکان استفاده در معادن زیر زمینی جهت استخراج سنگ وجود دارد. این دستگاه طراحی پیچیده ای ندارد و نگهداری از آن نیز بسیار آسان می باشد. به کمک این دستگاه می توان سطح وسیعی از سنگ را تحت برش قرار داد. به دلیل وجود قرقره های هدایت کننده در دستگاه، می توان بر حسب نیاز به طول آن ها افزود و امکان استفاده از آن را در نقاط دوردست میسر ساخت. استفاده از دستگاه سیم برش فولادی در سنگ های مرمریت کارایی خوبی داشته و می توان بلوک هایی با ابعاد و شکل مناسب را به کمک آن ایجاد کرد.
از جمله محدودیت ها و معایب استفاده از دستگاه سیم برش فولادی، نیاز به استفاده از پودر سیلیس به عنوان ماده ساینده حین برش می باشد؛ همچنین مشکلاتی از قبیل سرعت کم عملیات برش، پارگی و آسیب فیزیکی سیم در طول برش، مشکلات پمپاژ آب حین خنک کاری، اشغال شدن فضا در منطقه عملیات با سیم ها، صرف وقت و هزینه زیاد جهت نصب و استفاده از تجهیزات و دستگاه ها و استقرار نیروی کار مجرب و استهلاک تجهیزات باعث شده تا این روش امروزه کاربرد چندانی نداشته باشد.

استفاده از این دستگاه سیم برش، از سال 1970 میلادی رواج داشته و به سرعت نقش اساسی در استخراج از معادن یافته است. در روش برش به کمک دستگاه سیم برش الماسه، از سیم الماسه که نهایتا 150متر طول دارد، استفاده می شود.

در این روش، سیم الماسه بر روی یک ریل قرار می گیرد و با قرار گرفتن تحت یک نیروی کششی ثابت روی آن جابجا شده و به کمک دستگاه وینچ برش های عمودی و افقی روی سنگ زده می شود. در حقیقت در این روش، خود سیم عمل سایش را انجام داده و نیاز به استفاده از مواد ساینده مجزا ندارد.

سرعت حرکت سیم الماسه در حین عملیات، بستگی به درجه سختی سنگ دارد. لازم به ذکر است، برای فرایند برش به کمک این دستگاه، ابتدا باید عملیات حفاری روی سنگ انجام گیرد و دوچال عمود بر هم روی آن ایجاد شود. دستگاه های سیم برش الماسه در اصل با دستگاه های برش رفت و برگشتی یا دستگاه های تیغه ای قابل مقایسه هستند.

سیم الماسه در اطراف سنگی قرار می گیرد که می خواهیم عملیات برش را روی آن انجام دهیم و از چال حفر شده عبور می کند، سپس با سرعت سنگ را برش می دهد. جهت ایجاد سایش روی سطح سنگ، روی این سیم از فولاد تقویت شده استفاده شده است. این روش می تواند گرمای زیادی تولید کند و نیاز به سیال خنک کننده دارد تا میزان حرارت حاصل، به حداقل برسد. همان طور که قبلا ذکر شد، مایع خنک ‌کننده معمولاً جریان ثابتی از آب، روغن یا مایع برش مخصوص برای روانکاری مداوم سیم می باشد.

علاوه بر این، استفاده از دستگاه سیم برش الماسه، یک روش موثر برش بتن است که برای ایجاد برش روی مقاطع ضخیم بتن و کاربرد های زیر، ایده آل می باشد:

•  پروژه های تخریب
• از بین بردن سازه های فولادی بزرگ به عنوان مثال از بین بردن سایت های معدن
• فرایند برش سازه های بتنی مسلح و ضخیم مانند پل ها، سدها،کارخانه ها، اسکله ها، ستون ها و یا تیرها
• ایجاد برش های زاویه دار در سازه های عمودی و افق
• انجام برش در قسمت ها و نواحی محدود و حساس
• برش میلگردهای سنگین و فولادی تعبیه شده در قسمت های مختلف
• ایجاد برش خطوط لوله های زیر دریا و سایر سازه های مختلف زیر آب
  از جمله نکات مهمی که باید در استفاده از این متد برش مدنظر گرفته شود، می توان به نکات زیر اشاره کرد:
• قدرت دستگاه
• سرعت سیم الماسه
• میزان ارتعاشات دستگاه
• میزان مصرف آب در طول عملیات
• ابعاد کوپ
• ساختار سگمنت ها
• میزان سختی سنگ
• میزان مقاومت سنگ
• میزان دگرگونی و ناپیوستگی های سنگ
• ترکیبات کانی های سازنده
• متد ها و تکنیک های به کار گرفته شده در برش
• میزان تبحر نیروی کار
  مزایای فراوان این دستگاه، سبب گردیده که امروزه یکی از رایج ترین روش های برش سنگ، استفاده از سیم برش الماسه باشد.

از مهمترین مزایای استفاده از دستگاه سیم برش الماسه، صرفه اقتصادی بالا، نیاز به نیروی کار کمتر، آلودگی صوتی و ارتعاشات کمتر، تولید دور ریز کمتر و همچنین کاربرد بسیار زیاد در مصارف گوناگون می باشد.
از محدودیت های استفاده از دستگاه سیم برش الماسه، می توان به تامین منبع آب برای فرایند برش، نیاز به نیروی کار متخصص و کارآزموده، حفر چال برای شروع عملیات و هزینه بردار بودن تجهیزات و مقدمات عملیات اشاره نمود.

مطالعه بیشتر: آرمیکو در مورد خرید، فروش و قیمت بیل مکانیکی نیز به شما عزیزان اطلاعات خوبی می‌دهد.

دستگاه سیم برش ساختار چندان پیچیده ای ندارد و به طور کلی از قسمت های اصلی زیر، تشکیل شده است:
قسمت های شاسی، ریل و دستگاه تامین کننده حرکت سیم
دستگاه سیم برش الماسه، شامل یک موتور الکتریکی و یا دیزلی می باشد. این موتور در قسمت داخلی محفظه قرار دارد و باعث چرخش قرقره دستگاه می شود. به موجب چرخش قرقره، سیم الماسه حرکت نموده و برش انجام می گیرد. این سیستم روی یک ریل سوار بوده که باعث ایجاد حرکت رفت وبرگشتی در آن می شود. با حرکت دستگاه روی ریل، میزان کشش سیم برش تنظیم می شود. هنگامی که سیم الماسه روی سطح سنگ قرار می گیرد، سیستم به سمت عقب کشیده می شود و سطح تماس سنگ با سیم افزایش می یابد و برش انجام می شود.

همان طور که قبلا هم ذکر گردید، برای هدایت سیم در جهت های مختلف به منظور برش، از قرقره های اتوماتیک استفاده می گردد که تعیین کننده مسیر حرکت سیم هستند و آن را کنترل می کنند. قرقره های به کار رفته در دستگاه سیم برش، باعث تنظیم زاویه برش می شوند.

سیم برش الماسه از یک سیم فولادی، مهره های الماس دار یا سگمنت های الماسه ، بوش ها، فنرها و همچنین نر و مادگی اتصال سیم تشکیل شده است.

دستگاه سیم برش الماسه شامل یک کابل فولادی ضدزنگ می باشد که می تواند دارای سطح پرداخت شده باشد. این کابل دارای قابلیت جذب نیروهای وارده به دستگاه شامل نیروهای استاتیکی و یا دینامیکی می باشد. قطر این سیم حدود پنج میلی متر بوده و مهره های الماس، روی آن قرار گرفته اند.

مهره های الماس دار و یا سگمنت های الماسه، قسمت های استوانه ای شکلی هستند که مانند دانه های گردنبند روی سیم برش قرار گرفته اند. عموما قطر خارجی این سگمنت ها حدود ده میلی متر می باشد. در حقیقت این مهره ها، نقش اصلی را در پروسه برش بر عهده دارند.

 این مهره های المـاس دار بر حسب طریقه ساخت به دو دسته تقسیم می شوند. دسته اول که به آن ها مهره های اشباع شده نیز می گویند، دارای دانه های ریز الماس در تمام آلیاژ مهره ها می باشند. در ساختار دسته دوم دانه های ریز الماس در قسمت بیرونی مهره به کمک آبکاری برقی تعبیه شده اند. این نوع از مهره های الماس دار، مهـره هـای آبکاری شده برقی نامیده می شوند.

بوش ها، در حقیقت حلقه هایی از جنس فولادی هستند که وظیفه قرارگیری درست مهره های الماس دار را در طول سیم عهده دار می باشند.

سیستم سیم برش در طول فرایند برش به طور مداوم در معرض ضربه ها و نیروهای ناشی از اصطکاک قرار دارد. جذب این ضربات و تغییرات اصطکاک بر عهده فنر می باشد. این قطعه، با انعطاف پذیری بالا به طور متناوب در بین دانه های الماس قرار می گیرد.

بدون شک با توجه به شرایط عملیات برش، طول سیم مورد استفاده برای آن متفاوت خواهد بود. از آنجایی که سیم ها با طول معینی تولید و ساخته می شوند، این قسمت امکان اتصال قسمت های سیم و ایجاد طول مطلوب را فراهم می کند.
برای برش و استخراج سنگ هایی که قرار است در کاربرد های ساختمانی مورد استفاده قرار گیرند، حتما باید ویژگی های خاصی از سنگ را مورد مطالعه و بررسی قرار داد. این سنگ ها باید عاری از هر گونه درز و شکاف و یا لایه بندی نازک باشند، همچنین فاقد شیستوزیته یا تورق باشند. قبل از انجام برش باید سنگ را به جهت عدم هوازدگی و آلتراسیون، سختی مناسب، قابلیت برش و صیقل دادن و… بررسی نمود. باید دقت داشت شرایط استخراج مناسب سنگ به کمک روش مورد نظر فراهم باشد و ذخیره کافی و صرفه اقتصادی داشته باشد.

در نظر گرفتن معیارهای زیر باعث انتخاب روش بهینه و مناسب جهت استخراج سنگ می گردد:

• میزان ذخیره سنگ
• زیرساخت های اقتصادی منطقه تحت عملیات
• بررسی ویژگی های زمین شناسی
• توجیه پذیری و صرفه اقتصادی
• استفاده از قسمت های باطله سنگ که در صورت داشتن کیفیت قابل قبول، می توان در مصنوعات سنگی از آن ها بهره برد.
• میزان مرغوبیت سنگ
• قوانین و مقررات کشور
• موارد مصرف

روش های دیگر استخراج سنگ از معادن عبارتند از:

• روش استخراج با حفر چال موازی
• روش استخراج به کمک حرارت
• روش استخراج با مواد شیمیایی منبسط شونده
• روش استخراج هیدرومکانیکی
• روش استخراج با ماشین های سنگ بر که اصطلاحا به آن هاواژ گفته می شود.

امکان توسعه روش استخراج سنگ به کمک دستگاه سیم برش در آینده بسیار زیاد خواهد بود و پیشرفت های چشمگیری را می توان برای این روش در آینده نه چندان دور متصور شد. نیلینگ یا میخکوبی نیز یکی از روش‌های حفاری هستند.

همان گونه که در متن شرح داده شد، لازمه برش و استخراج سنگ به کمک دستگاه سیم برش، حفر چال هایی با عمق مطلوب می باشد. این بدین معناست که جهت انجام عملیات برش و تهیه کوپ ها، عملیات حفاری ضروری بوده و می بایست آن را قبل از فرایند برش روی سنگ انجام داد.
قطعا انجام عملیات حفاری نیز مانند سایر عملیات، مستلزم استفاده از متد ها، تجهیزات و دستگاه های منحصر به فردی می باشد که باید توسط نیروی کار متخصص و با تجربه مورد استفاده قرار گیرد. این تجهیزات و دستگاه ها باید این قابلیت را داشته باشند که در کمترین زمان ممکن و با کمترین میزان خطا و همچنین تا عمق مطلوب عملیات حفر چال را انجام دهند. در ادامه به معرفی مهم ترین دستگاه کاربردی در عملیات حفاری می پردازیم.

دستگاه حفاری راسول از جمله تجهیزات مهم در حفر انواع حفاری های عمودی و افقی می باشد. این دستگاه، با کمترین میزان خطا قابلیت نصب رادهای حفاری مختلف و انواع چکش های حفاری را دارا می باشد. به کمک این دستگاه می توان تا عمق 20 متری عملیات حفر چال انجام داد و همچنین امکان حفاری از قطر 76میلی متر تا 6 اینچ وجود دارد.
دستگاه راسول حفاری، یک دستگاه حفاری سبک می باشد. به دلیل کوچک و همچنین سبک بودن این دستگاه، می توان آن را در مناطق مختلف مورد استفاده قرار داد. سهولت در راه اندازی و بهره برداری از این دستگاه موجب شده تا در انواع عملیات حفاری مورد استفاده قرار گیرد. امروزه این دستگاه در کشورمان ایران نیز توسط گروه صنعتی و معدنی آرمیکو طراحی، تولید و ارائه می گردد.

این دستگاه، به دلیل ابعاد کوچک و وزن کم قابلیت استقرار، جابه جایی و بهره برداری توسط اپراتور را دارا می باشد. از جمله ویژگی های این دستگاه، مقاومت بالای آن در برابر خوردگی و همچنین قابلیت تعویض قطعات در آن می باشد. دستگاه راسول حفاری، در سه نوع دستگاه راسول هیدرولیک دیزلی، راسول هیدرولیک برقی و دستگاه راسول فول پنوماتیک طراحی و تولید می گردد.

 در دستگاه راسول هیدرولیک برقی یا راسول برق و باد، رادها هیدرولیک بوده و سیستم ضربه یا چکش، پنوماتیک می باشد. در دستگاه راسول فول پنوماتیک یا همان تمام بادی، تمامی عملگرهای دستگاه شامل سیستم ضربه، پیشروی و چرخش، بادی می باشند. دستگاه راسول هیدرولیک دیزلی یا راسول دیزل و باد، سیستم چرخش ابزار و پیشروی رادها هیدرولیک می باشد و سیستم ضربه شامل چکش(پیکور بادی) پنوماتیک است.

قطر حفاری صورت گرفته توسط دستگاه راسول حفاری بین 76 تا 90 میلی متر متغیر می باشد. قطر راد حفاری بین 60 تا 70 میلی متر است. طول راد در این دستگاه یک متر بوده و حداکثر عمق حفاری انجام شده به وسیله آن، 20 متر می باشد. حداقل فشار کاری اعمال شده توسط این دستگاه 5 بار و وزن شاسی کنترل در آن 120 کیلوگرم است.

این دستگاه، دارای قابلیت حفر انواع چال با کمترین میزان خطا و انحراف بوده و از مهمترین مزایای آن، می توان به ارتعاشات کم و ناچیز دستگاه، استحکام و دوام کافی و مناسب، قابلیت حمل آسان و تک نفر به دلیل وزن کم، نیاز نسبتا کم به هوای فشرده، کارکرد مطلوب دستگاه با کمترین میزان استهلاک و کارایی با سرعت بالا در حفاری اشاره کرد. قابلیت نصب انواع راد و چکش حفاری بر روی این دستگاه، وجود دارد.

شرکت آرمیکو، از جمله شرکت های با سابقه و مجرب در زمینه تولید ماشین آلات و تجهیزات حفاری و معدن کاری در کشور می باشد. این شرکت، با به کارگیری دانش روز دنیا در حوزه انواع متد ها و دستگاه های حفاری، اقدام به طراحی وساخت دستگاه های حفاری از جمله دستگاه راسول حفاری نموده است.
مهندسین با تجربه وکارآزموده ما در گروه صنعتی آرمیکو، با در نظر گرفتن صفر تا صد عملیات حفاری و با بهره گیری از پیشرفته ترین امکانات و تجهیزات، نقش برجسته ای را در پیشرفت کشور در حوزه صنعت و معدن دارا می باشند.