ใบเลื่อยเพชร

ภาพระยะใกล้ของใบมีดเพชร แสดงให้เห็นโลหะที่สึกหลังเพชรบนใบมีด

ใบเลื่อยเพชร คือ ใบเลื่อยที่มีการฝังเพชรไว้ที่ขอบสำหรับการตัดวัสดุที่แข็งหรือมีลักษณะเป็นสารขัดถู ใบมีดเพชรมีหลายประเภทและมีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการตัดหิน คอนกรีต ยางมะตอย อิฐ ถ่านหินลูกกลม แก้ว และเซรามิกในอุตสาหกรรมก่อสร้าง; การตัดวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์; และการตัดอัญมณี รวมถึงเพชรในอุตสาหกรรมอัญมณี

ประเภท

ใบมีดเพชรมีหลายรูปทรงดังนี้:

• ใบเลื่อยวงเดือนเพชร เป็นประเภทของใบมีดเพชรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด
• ใบเลื่อยเพชรแบบ gang saw เป็นแผ่นเหล็กยาวที่มีการเชื่อมชิ้นส่วนเพชรติดอยู่ โดยปกติจะใช้ใบเลื่อยเพชรแบบ gang saw หลายสิบหรือหลายร้อยใบพร้อมกันในการเลื่อยบล็อกหินดิบ
• ใบเลื่อยเพชรแบบ band saw เป็นแถบเหล็กปิดที่ยืดหยุ่นได้ โดยมีการยึดเพชรไว้ที่ขอบหนึ่งของแถบ (มักใช้วิธีการชุบด้วยไฟฟ้า)

ใบมีดเพชรที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานเฉพาะทาง เช่น การตัดหินอ่อน หินแกรนิต คอนกรีต ยางมะตอย งานก่ออิฐ และการตัดอัญมณี นอกจากนี้ยังมีใบมีดสำหรับการใช้งานทั่วไปอีกด้วย

วิธีการผลิต

การชุบด้วยไฟฟ้า

ใบมีดที่ใช้เพชรฝังอยู่ในโลหะเคลือบ (โดยทั่วไปจะเป็นนิกเกิลที่ชุบด้วยไฟฟ้าบนฐานใบมีดเหล็ก) สามารถผลิตให้บางมากได้—ใบมีดเหล่านี้อาจมีความหนาเพียงไม่กี่ไมโครเมตร เพื่อใช้ในการตัดที่ต้องการความแม่นยำสูง

การเชื่อมด้วยสุญญากาศ

ใบเลื่อยเพชรที่ผ่านกระบวนการเชื่อมด้วยสุญญากาศ ผลิตโดยการเชื่อมอนุภาคเพชรสังเคราะห์ที่ขอบนอกของใบเลื่อยวงเดือนในเตาเชื่อมสุญญากาศ อนุภาคเพชรทั้งหมดจะเปิดเผยและยึดติดอยู่ที่ขอบตัดด้านนอกของใบมีดแทนที่จะฝังอยู่ในส่วนผสมของโลหะและเพชร ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ผู้ผลิตแนะนำ ใบเลื่อยที่ผ่านการเชื่อมด้วยสุญญากาศสามารถตัดวัสดุได้หลากหลายชนิด เช่น คอนกรีต, งานก่ออิฐ, เหล็ก, เหล็กหล่อ, พลาสติก, กระเบื้อง, ไม้ และ แก้ว

การใช้เม็ดเพชรสังเคราะห์ที่ละเอียดขึ้นจะช่วยลดการบิ่นของกระเบื้องและการเกิดครีบของเหล็ก รวมทั้งให้ผิวตัดที่เรียบเนียนขึ้น ขณะที่เม็ดเพชรที่ใหญ่ขึ้นจะให้ความเร็วในการตัดที่สูงขึ้น แต่มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการบิ่น การเกิดครีบ หรือการแตกหักได้มากขึ้น หน่วยดับเพลิงบางครั้งใช้ใบเลื่อยที่ผ่านการเชื่อมด้วยสุญญากาศและต้องการให้ใบมีดมีเม็ดเพชรที่ใหญ่มาก เพื่อให้สามารถตัดผ่านวัสดุได้อย่างรวดเร็ว อุตสาหกรรมการผลิตใช้ขนาดเม็ดเพชรระดับกลาง

การเผาผนึก

ใบเลื่อยเพชรที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกด้วยโลหะเป็นประเภทใบมีดที่พบมากที่สุด ใบมีดเหล่านี้ประกอบด้วยแกนเหล็ก (ฐานเป็นแผ่นเหล็ก แตกต่างจากเส้นลวดที่ใช้ในเลื่อยเพชรแบบลวด) และ ชิ้นส่วนเพชร ซึ่งทำโดยการผสมผลึกเพชรสังเคราะห์กับผงโลหะแล้วนำไปเผาผนึก ชิ้นส่วนเพชรนี้เรียกอีกอย่างว่า "ฟันตัด" ของใบมีด

แกนเหล็กสามารถมีหลายรูปแบบ บางแกนมีช่องว่าง (ที่เรียกว่า gullet) ระหว่างชิ้นส่วนเพชรเพื่อช่วยในการระบายความร้อนและกำจัดเศษเลน ในขณะที่บางแกนมีขอบต่อเนื่องเพียงอันเดียวสำหรับการตัดที่เรียบเนียนขึ้น ชนิดของแกนที่ใช้ได้ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่ใบเลื่อยเพชรถูกออกแบบมาเพื่อตัด

โดยทั่วไป มีใบเลื่อยเพชรที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกด้วยโลหะสามประเภทตามวิธีการผลิต ได้แก่ ใบเลื่อยเพชรเผาผนึกทั้งหมด, ใบเลื่อยเพชรเชื่อมด้วยเงิน, และใบเลื่อยเพชรเชื่อมด้วยเลเซอร์

ใบเลื่อยเพชรเผาผนึกทั้งหมดผลิตโดยการใส่แกนเหล็กพร้อมกับเพชรและวัสดุบอนด์โลหะลงในแม่พิมพ์แล้วนำไปเผาผนึกในเตาเผาผนึก ด้วยเหตุนี้เส้นผ่านศูนย์กลางของใบเลื่อยเพชรเผาผนึกทั้งหมดจึงไม่ใหญ่มาก ปกติไม่เกิน 400 มิลลิเมตร (16 นิ้ว) เนื่องจากแกนเหล็กมีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผนึก ทำให้ไม่สามารถผ่านกระบวนการดับชุบได้ ดังนั้นความแข็งและความแข็งแรงของแกนจึงไม่สูงมาก ซึ่งหมายความว่าใบเลื่อยเพชรประเภทนี้อาจเกิดการบิดเบี้ยวในกระบวนการตัดที่มีน้ำหนักบรรทุกสูงและมีความเข้มข้นสูง และอาจมีประสิทธิภาพการตัดที่ต่ำ

ใบเลื่อยเพชรเชื่อมด้วยเงินและใบเลื่อยเพชรเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่มีจุดอ่อนนี้เนื่องจากชิ้นส่วนเพชรและแกนเหล็กได้รับการบำบัดแยกจากกัน แกนเหล็กสามารถผ่านการดับชุบและการบำบัดด้วยความร้อนอื่นๆ ดังนั้นความแข็งและความแข็งแรงจึงสามารถสูงได้ ซึ่งหมายความว่าใบเลื่อยนี้สามารถใช้ในกระบวนการตัดที่มีน้ำหนักบรรทุกสูงและมีความเข้มข้นสูงได้โดยมีประสิทธิภาพการตัดที่สูงขึ้นและมีการบิดเบี้ยวที่น้อยลง

ชิ้นส่วนเพชรของใบเลื่อยเพชรเชื่อมด้วยเงินจะถูกเชื่อมเข้ากับแกนเหล็กโดยใช้บัดกรีเงิน ใบเลื่อยเหล่านี้สามารถใช้ได้เฉพาะในกระบวนการตัดเปียกเท่านั้น หากใช้ในกระบวนการตัดแห้ง บัดกรีเงินอาจหลอมละลายและชิ้นส่วนเพชรอาจหลุดออกจากแกนเหล็กซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยอย่างมาก ใบเลื่อยเพชรเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้เลเซอร์ในการหลอมและเชื่อมโลหะของชิ้นส่วนเพชรและแกนเหล็กเข้าด้วยกัน ซึ่งทำให้การเชื่อมแข็งแรงขึ้น สามารถยึดชิ้นส่วนเพชรไว้ได้แม้ในอุณหภูมิสูง ซึ่งหมายความว่าใบเลื่อยเพชรเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถใช้ตัดหินหลายประเภทได้โดยไม่ต้องใช้น้ำหล่อเย็น อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการตัดวัสดุที่แข็งหรือมีลักษณะเป็นสารขัดถู เช่น คอนกรีตที่มีเหล็กเสริม ควรใช้ใบเลื่อยเพชรเชื่อมด้วยเลเซอร์ร่วมกับน้ำหล่อเย็น หากไม่เช่นนั้น ชิ้นส่วนเพชรอาจแตกหักหรือแกนเหล็กใต้ชิ้นส่วนอาจสึกหรอและแตกออก ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อความปลอดภัย

การใช้งานของใบเลื่อยเพชรเผาผนึกด้วยโลหะ

ใบเลื่อยเพชรทำการบดแทนที่จะตัดผ่านวัสดุ ใบเลื่อยมักมีฟันสี่เหลี่ยมผืนผ้า (ที่เรียกว่าชิ้นส่วนหรือเซ็กเมนต์) ซึ่งมีผลึกเพชรฝังอยู่ทั่วทั้งชิ้นส่วนเพื่อใช้ในการเจียรวัสดุที่แข็งมาก

บอนด์ เป็นคำที่ใช้เรียกความแข็งหรือความนุ่มของผงโลหะที่ใช้ในการสร้างชิ้นส่วนเหล่านี้ ผงโลหะเหล่านี้ทำหน้าที่ยึดเพชรให้อยู่กับที่ บอนด์ควบคุมอัตราการสึกหรอของชิ้นส่วนเพชร ทำให้เพชรใหม่ถูกเปิดเผยที่ผิวหน้าเพื่อทำการเจียรต่อไปด้วยขอบที่ "คม" ขั้นตอนสำคัญในการเลือกใบเลื่อยคือการเลือกบอนด์ให้ตรงกับวัสดุที่ต้องการตัด ปัจจัยเพิ่มเติมที่ควรพิจารณาคือประเภทและกำลังของอุปกรณ์ที่ใช้และการมีน้ำในการตัด วัสดุที่แข็งขึ้นจำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนบอนด์ที่นุ่มขึ้นเพื่อให้สามารถเปิดเผยเพชรได้อย่างต่อเนื่อง ส่วนวัสดุที่นุ่มกว่าเช่น ยางมะตอย หรือ คอนกรีตที่เพิ่งเทใหม่ สามารถใช้ชิ้นส่วนที่แข็งกว่าเพื่อต้านทานการสึกหรอที่เพิ่มขึ้นจากวัสดุที่นุ่มและมีลักษณะเป็นสารขัดถู นอกจากนี้ขนาดของเม็ดเพชร, ความทนทาน, และความเข้มข้นของเพชร ควรสอดคล้องกับลักษณะของวัสดุที่ต้องการเลื่อย เช่น เมื่อทำการตัดวัสดุที่แข็ง ควรใช้เพชรที่มีขนาดเล็กกว่า

ยังมีปัจจัยอื่น ๆ ที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกใบเลื่อยเพชรสำหรับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง ปัจจัยเหล่านี้รวมถึงประเภท (วิธีการผลิต) ของใบเลื่อย, การมีน้ำในการตัด, กำลังของเครื่องเลื่อย, และระดับเสียงที่ยอมรับได้จากการทำงานของเครื่องเลื่อย เช่น หากกำลังของเครื่องเลื่อยสูง ความเข้มข้นของเพชรบนใบเลื่อยควรสูงขึ้น หรือบอนด์ควรแข็งขึ้น ความเข้มข้นของเพชรที่สูงขึ้นจะลดแรงกระแทกต่อเพชรแต่ละเม็ดขณะทำงาน ขณะที่บอนด์ที่แข็งขึ้นจะยึดเพชรให้อยู่กับที่ได้แน่นยิ่งขึ้น

การตัดโดยใช้น้ำหรือไม่ใช้น้ำ

ใบเลื่อยหลายชนิดถูกออกแบบมาให้สามารถใช้งานได้ทั้งแบบเปียกและแห้ง อย่างไรก็ตาม เครื่องมือและใบเลื่อยเพชรมักทำงานได้ดีกว่าเมื่อมีน้ำ และการตัดแบบแห้งควรจำกัดไว้เฉพาะในกรณีที่ไม่สามารถหรือไม่ควรใช้น้ำเท่านั้น น้ำจะช่วยป้องกันไม่ให้ใบเลื่อยร้อนเกินไป ลดปริมาณฝุ่นที่เป็นอันตรายซึ่งเกิดจากการตัดอย่างมาก ช่วยขจัดเศษเลนออกจากรอยตัด และยืดอายุการใช้งานของใบเลื่อย เนื่องจากเพชรไม่สามารถทนต่อแรงที่เกิดขึ้นในอุณหภูมิสูงในระหว่างการตัดแบบแห้งกับเซรามิกและวัสดุที่มีลักษณะเป็นสารขัดถู ซึ่งอาจทำให้เครื่องมือสึกหรออย่างรวดเร็วและอาจเกิดความเสียหายได้

เมื่อไม่สามารถใช้น้ำได้ (เช่น ในกรณีของเลื่อยไฟฟ้า) ควรมีมาตรการป้องกันเพื่อให้แน่ใจว่าผู้ปฏิบัติงานจะไม่สูดดมฝุ่นที่เกิดจากกระบวนการนี้ ซึ่งอาจก่อให้เกิดโรคปอดร้ายแรงอย่างซิลิโคซิสได้ เมื่อทำการตัดแบบแห้ง ควรให้ใบเลื่อยเย็นตัวลงเป็นระยะ ๆ การระบายความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการปล่อยให้ใบเลื่อยหมุนฟรีนอกจุดตัด OSHA มีข้อบังคับที่เข้มงวดเกี่ยวกับฝุ่นซิลิกาและกำหนดให้ใช้เครื่องช่วยหายใจที่ได้รับการอนุมัติจาก N95 NIOSH ในสถานที่ทำงานที่มีปริมาณฝุ่นซิลิกาที่เป็นอันตรายอยู่มาก