Трубчатое сверло
Сверло алмазное трубчатое по кафелю и стеклу, d=6 мм, зерно Р 60, ЗУБР Профессионал 29850-06 по цене 175 руб. у официального партнера ЗУБР в России
Преимущества
- Равномерное распределение алмазного зерна обеспечивает аккуратное сверление материала без трещин и сколов.
- Высокая статическая и динамическая прочность алмазов.
- Цилиндрический хвостовик под любые виды дрелей.
Описание
Покрытие алмазных трубчатых сверл выполнено "гальваническим" способом в два слоя, что обеспечивает эффективное сверление и продолжительный рабочий ресурс инструмента. При сверлении отверстий с использованием алмазных трубчатых сверл все работы производятся только с охлаждением, путем подачи в рабочую зону воды или другой СОЖ.
Применение
Предназначены для сверления отверстий в керамической и кафельной плитке, стекле, при обязательном водяном охлаждении. Используются с дрелями и шуруповертами в режиме безударного сверления. Сверлами рекомендуется работать с помощью направляющего кондуктора.
Чтобы добавить отзыв, пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите
С этим товаром покупают
1 360 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
В наличии
Купить в 1 клик
1 521 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
В наличии
Купить в 1 клик
В наличии
Купить в 1 клик
В наличии
Купить в 1 клик
Распродажа
67 819 ₽
30 760 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
23 452 ₽
10 600 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
17 722 ₽
8 210 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
14 698 ₽
6 640 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
10 628 ₽
4 820 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
New!
8 456 ₽
3 920 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
7 284 ₽
3 280 ₽
В наличии
Купить в 1 клик
New!
5 070 ₽
3 867 ₽
Осталась 1 штука
Купить в 1 клик
виды и особенности использования в разных сферах — Журнал о строительстве и ремонте
Содержание
- 1 Применение алмазно-трубчатых сверл
- 1.
1 Технические особенности алмазного инструмента с трубчатой насадкой
- 1.
Сверла с алмазным напылением — это инструмент по обработке заготовок с высокими прочностными характеристиками. Купить алмазные сверла можно с разной конфигурацией рабочих насадок, интернет-сайт tehnoved.ru предлагает следующую номенклатуру сверл:
- шаровидную;
- цилиндрическую;
- коническую;
- в форме пера.
Каждая разновидность инструмента имеет свою сферу «деятельности», но это всегда сложная энергозатратная операция. Высокое сопротивление обрабатываемого материала нуждается в особом методе сверления — ударно-вращательном.
В случае с заготовками из твердого, но при этом хрупкого материала «ударное» сверление может разрушить деталь. Сверление в стекле, керамике производится алмазным инструментом только трубчатого типа, особенно, если требуется отверстие с большим сечением. Данный инструмент не затрагивает середину отверстия, он прорезает заготовку на нужную глубину, что исключает повреждение соседней поверхности и снижает энергоемкость работы.
Этот тип сверл из группы цилиндрических рабочих насадок. На практике инструмент применяется для создания отверстий и в сплавах повышенной прочности. Конструкция инструмента включает два элемента:
- кольцеобразная режущая часть с алмазоносным кромочным слоем;
- корпус цилиндрический для крепления кольца, с конструктивными боковыми отводами для стружки и охлаждения.
Важное качество алмазного сверла с трубчатой формой хвостовика — понижение осевого усилия. И, как следствие, уменьшение износа алмазной кромки инструмента при стабильно высокой производительности.
Технические особенности алмазного инструмента с трубчатой насадкой
Корпус инструмента изготавливается из стали, для удлинителя используется марка 40X. Кольцевой рабочий слой алмазного инструмента формируется техническими кристаллами и может иметь непрерывную структуру — С1, либо прерывную — С2. Прерывные кромки в составе алмазных порошков имеют синтетические добавки. ГОСТ требует, чтобы алмазные кристаллы были «вскрыты». Метод создания рабочего слоя отражается на его изнашиваемости. Гальваническое напыление формирует плотность алмазов в 15 раз больше, чем при их запекании. Вывод напрашивается сам: гальваника — значит «долговечно».
Эксплуатационное истирание кромки сверл отмечается на этикетке инструмента. Они маркируются разными цветами:
- синяя — для ручного инструмента;
- черная — для станков.
Срок эксплуатации сверл ручной модификации ниже станочных в 2 раза при одинаковой плотности напыления. Для сравнения: ресурс по керамограниту для ручного алмазного инструмента — 70 раз, для станочного — 120, по бетону — соответственно 12 и 25 раз. Кромочная толщина обусловливает тонкость среза. Она варьирует для разных материалов от 0,4 до 4мм. Диаметр рабочего кольца — 20 ÷ 215мм, высота алмазного напыления менее 10мм.
Кристаллическая структура алмазов формирует их твердость. Режущие грани — это самые острые и твердые участки. При работе острые грани истираются и сменяются нетвердыми «тупыми». Поэтому рабочий слой следует регулярно «вскрывать», то есть сухим способом просверливать абразивный состав.
|
Они подразумевают добычу полезных ископаемых и металлургию, производство долот, многолетний опыт работы с шлифовальными материалами, технологии ротационного производства – колесо и все, что с ним связано. Какова была мотивация для этого развития и есть ли соответствующие археологические записи в додинастическом и древнем Египте? | ||||||||||||
Принципы трубчатого безабразивного бурения
О. В. Кругляков
февраль 2018 г. – июнь 2018 г.
Трубное безабразивное бурение – способ бурения, при котором абразивные частицы захватываются и транспортируются в пробуриваемом отверстии внутренней и внешней поверхностями трубы из мягкого металла или металлического сплава.
Перевод Дмитрия Казака
Рисунок 2 — Медная статуя царя Пепи I
Предполагается, что медь, выплавленная из руды, выливалась на каменную поверхность. Полученные «блинчики» после остывания долбили каменными молотками до необходимой толщины, отжигали для исключения деформационного упрочнения, разрезали на листы нужного размера и, вероятно, хранили в таком виде до востребования. Общеизвестно, что древние египтяне были мастерами в работе с листовым металлом. Кроме того, медь является идеальным материалом для подъема, тарирования и других видов жестяных работ. Примеры из 20 -й -й век - шлемы водолазных колоколов, выкованные из медных листов. Примерами времен Древнего царства являются медные втулки, фурнитура балдахина из гробницы Хетеферес (царицы Египта и матери царя Хуфу), а также искусно выполненные полые статуи царя Пепи I.
«Двадцать пять различных частей, из которых состоит навес, были соединены шипами и гнездами, в которые входили шипы. Все эти детали были покрыты медью, чтобы образовать практичные опорные поверхности». (Рейснер, Джордж А. «Полог над кроватью Матери Хеопса». Бюллетень Музея изящных искусств, Бостон 30, № 180 (август 1932 г.), стр. 56–60.)
Рисунок 1 — Медь фурнитура балдахина кровати королевы Хетеферес
Балдахин состоит из целого ряда деревянных жердей, заключенных в трубы, скрученные из металлического листа.
«Десять палаточных опор (колонн) по бокам были из особо тяжелого золота. Вал представлял собой трубку, сделанную путем скручивания одного листа в цилиндрическую форму и сварки краев вместе». (Там же)
Следует отметить, что разрезная труба намного эффективнее при бурении, чем сплошная. Почему? Мы обсудим это позже. Между тем, скажем так, что нет необходимости резать последнюю, чтобы сделать первую: разъемную трубу можно сделать, обернув металлический лист вокруг деревянного бруска.
Абразив, используемый с трубкой из мягкого металла (меди), должен представлять собой взвесь минеральных частиц в воде, причем частицы должны быть не менее твердыми, чем самый твердый компонент материала, предназначенного для сверления. Долгое время геологи считали, что самым твердым сыпучим абразивом, доступным в Египте, является песок пустыни, который в значительной степени состоит из частиц кварца (твердость по шкале Мооса 7).
Но форма канавок в некоторых отверстиях позволяет предположить, что абразив, использованный для сверления, был тверже и крупнее песка: края канавок неровные, а поверхность в целом значительно шероховатая (рис. 3). Эксперименты показывают, что песчаная суспензия делает края канавок и внутреннюю поверхность скважины более гладкими.
И это подозрение подтвердилось: недавно в Амарне был найден осколок камня со следами сверления.
Дно этих скважин было покрыто засохшей зеленоватой пульпой – смесью частиц абразива, молотого камня и окисленной меди из трубки. Абразивная составляющая состояла из зерен корунда (твердость по Моосу 9) крупное месторождение которого обнаружено в Вади Хафафит .
Привод
Медная трубка была прикреплена к нижнему концу деревянной оси, которая вращалась как часть лукового бура. Этот метод использовался древними египтянами только для сверления очень маленьких отверстий диаметром примерно 1–2 см (рис. 3).
Рисунок 3 — Луковая дрель на древнеегипетском изображении
Для бурения скважин большего диаметра использовались раскосы с инерционными грузами. Подкос с жестко закрепленным грузом, т. е. маховиком (рис. 4), гораздо удобнее в эксплуатации: насколько показывают наши опыты (рис. 5), в этом случае груз не разбалтывается, а при освоении техники из него и правильно приготовлена абразивная суспензия, нужно только поддерживать инерционное вращение одной рукой. Затем положение инструмента относительно каменной заготовки стабилизируется за счет гироскопического эффекта.
Поперечное сечение отверстия
Неизбежным последствием сверления сыпучим абразивом является сужение разреза сверху вниз. Ситуация, когда медная трубка сначала неравномерно качается (сначала создавая более широкое отверстие), затем стабилизируется, и поперечное сечение просверленного отверстия вскоре принимает форму вырезанного канала. Для получения двух идеально параллельных стенок потребуется твердосплавное сверло с зубьями. Его внутренняя и внешняя поверхности за режущей кромкой гладкие и, следовательно, не могут расширять отверстие после того, как оно было просверлено.
Бурение с абразивной подвеской — это совершенно другой процесс, так как вращение скобы и трубчатого бурового долота происходит прецессионно. Вихляя, трубка сотрясает пульпу в шпуре сверху вниз как внутри, так и снаружи себя, а трение пульпы о поверхности шпура и керна не только замедляет вращение трубки, но и заставляет сверло отверстие более широкое в верхней части. Следовательно, ядро расширяется к низу.
Рис. 6. Стенки шпура (слева) и керн (справа). Ширина среза в нижней части около 1 мм
Рисунок 7 — Этапы заточки режущей кромки трубки и результат
Режущая кромка трубки, изначально затупленная, перетирает между собой абразивные частицы и уплотняет их внутрь и наружу, где они начинают скашивать ее конец (Рисунок 7 ). Когда все зерна выдавлены из-под конца трубки, его продолжают затачивать с двух сторон, при этом он касается дна среза и стачивает его.
Профиль среза становится V-образным. Эксперименты показывают, что заостренная трубка легче вращается, но если режущая кромка становится слишком тонкой и острой, она постепенно расширяется наружу под действием осевой нагрузки (рис. 8).
Рис. 8. Поверхность трубы с кавернами, оставленными зернами корунда. Режущая кромка расклешена наружу.
Зерна рыхлого абразива внедряются в мягкую поверхность медной трубки на короткое время и действуют как неподвижные зубья напильника большой твердости. Именно этими «зубьями» трубка просверливает камень. Небольшие каверны, оставленные на поверхности трубки абразивными частицами, показывают (Рисунок 8), насколько прочно эти частицы внедряются в медь.
Канавки
Механизм образования канавок на внутренней поверхности отверстия не связан ни с самим процессом сверления (когда абразивные зерна внедряются в медь вблизи режущей кромки трубы), ни с ритмичным характером подачи абразив в рабочую зону. Ключевым наблюдением является то, что после замены абразивной суспензии на сухой или влажный абразив, или даже на суспензию с высокой концентрацией абразива, эти борозды исчезают в течение 2–3 минут, а поверхности отверстия и керна становятся гладкими. Если же снова добавить в суспензию с нужной концентрацией абразив, бороздки вернутся через несколько минут.
При отсутствии перемешивания суспензия разделяется, и абразивные частицы оседают на дно скважины под собственным весом. Канавки начинают появляться на поверхности над режущей кромкой трубы, когда суспензия встряхивается и перемешивается вращающейся трубкой, которая прижимает и притирает их к стенке скважины и поверхности керна (рис. 9). канавка, ближайшие зерна начинают проскальзывать в нее и заполнять ее, поэтому ближайшую бороздку можно тогда только процарапать до определенного места.
Рисунок 9. Профиль стенки шпура/поверхности керна с канавками
Рисунок 10. Канавки, процарапанные разбрызгиванием суспензии на стенке деревянного трафарета, изначально гладкого. Трафарет уложен на гранитную заготовку для начала сверление удобнее
Рисунок 11 — Абразивные зерна в процарапанных канавках
, схематическое изображение
Если в прижимаемой трубкой к гранитным поверхностям суспензии не слишком много абразивных зерен, то они достаточно быстро соскальзывают с гребней в ближайшие канавки . Поэтому расстояния между канавками более-менее равны (рис. 12).
Рисунок 12 — Гранитный керн из современного бурового эксперимента
Есть еще один механизм формирования и углубления бороздок. За счет поверхностного натяжения в момент отрыва трубки от стенки скважины/поверхности керна пульпа всасывается в локальные области мгновенно пониженного давления в виде сгустков, отделяющихся за счет вязкости. Эти капли растекаются трубкой по поверхности гранита в направлении ее вращения и заполняют процарапанные отдельными абразивными зернами борозды, углубляя и расширяя их.
На рисунках 13 и 14 представлены результаты абразивного сверления гранитного блока и керамогранита сплошной трубкой.
Рисунок 13. Гранитный блок, просверленный цельной трубой
Рисунок 14. Керамогранит, просверленный сплошной трубой
Абразивная суспензия, подаваемая в скважину снаружи трубы, просачивалась в нее только через узкую щель, которая открывалась под режущей кромкой за счет наклона трубы. Поэтому между трубкой и сердцевиной находилось лишь небольшое количество пульпы. В результате круглые канавки отчетливо видны на стенке отверстия, но практически не видны на поверхности керна. Конечно, никакой практической ценности они не несут ни в том, ни в другом случае, но важно, что абразив работает только вне сплошной трубы, что вдвое снижает эффективность сверления. По-настоящему эффективное бурение требует оптимального количества пульпы как внутри, так и снаружи трубы. Это обеспечивается разъемной трубкой, а точнее, свернутой из медного листа, обернутого вокруг стержня. Такая трубка имеет продольное отверстие, обеспечивающее свободную циркуляцию пульпы через ее стенку внутрь и наружу. Круглые канавки сердечника в данном случае являются побочным эффектом.
Рисунок 15. Керн Петри №7
Среди частых археологических находок гранитные керны, выбитые из скважин в качестве отходов. Вот изображение широко обсуждаемого ядра, найденного сэром Уильямом Мэтью Флиндерсом Петри, с его собственным описанием ниже:
«На гранитном керне, выбитом из скважины (№ 7), появляются другие особенности, которые можно объяснить только использованием фиксированных драгоценных камней. Во-первых, канавки, которые проходят вокруг него, образуют правильную спираль, с не большими прерываниями или волнистостью, чем это неизбежно производится вариациями в составных кристаллах; эта спираль действительно симметрична оси ядра. В одной части можно проследить канавку почти без перерыва на протяжении четырех витков». (Пирамиды и храмы Гизы. Автор: Петри, В. М. Флиндерс (Уильям Мэтью Флиндерс), сэр, 1853–1942 гг. Дата публикации: 1883 г., стр. 75.)
Промышленная революция конца викторианской эпохи повлияла на умы людей, в том числе и Петри…
Конечно, керн Петри № 7 не имеет правильных спиралей или резьбы, вырезанной из гранита с фиксированным наконечником драгоценного камня с шагом 2,0 мм, как это было описано им. Имеется только ряд бороздок, механизм образования которых подробно описан выше. Их шаг, будучи очень неравномерным, не связан с поступательным движением режущей кромки инструмента.
Рисунок 16 — Ядро Петри 7G (слева) и керн из современного эксперимента (справа). Точки, где сходятся несколько канавок (четыре на левом изображении и две на правом), показаны стрелками. Также видно, что бороздки с одинаковой легкостью пересекают поля полевого шпата (розовые поля) и кварца и слюды (темные поля).
Некоторые канавки случайным образом перескакивают с строки на строку, и это может создать впечатление спирали, но только для неопытного глаза. Тем не менее, как абразивные зерна могут прорезать кварц, полевой шпат и биотит равномерно на одну и ту же глубину? Стенка трубы достаточно твердая, чтобы не реагировать на локальные изменения твердости гранитных поверхностей внутри скважины. Прижимая абразивные зерна к поверхности гранита, он не выступает и не сминается при переходе от более твердого места к более мягкому и обратно.
В Древнем Египте
Когда отверстия, просверленные в гранитных блоках у дверей или ворот, использовались в качестве ступиц для петель, их внутренние стенки были сглажены — возможно, до фактического использования. Это было сделано для того, чтобы убрать бороздки с гранитных поверхностей и, таким образом, защитить оси шарниров от чрезмерного сдвига. См. рисунки 17 и 18.
Рисунок 17 — Сглаженные стенки отверстий, используемых в качестве шарнирных узлов, Саккара, Египет. На правом изображении видны зеленые следы окисленной медно-абразивной пульпы.
Рисунок 18 — Профиль сглаженной стенки скважины
Рисунок 19 — Карнак, Египет. Предположительно, 18-я династия. Шарнирная втулка диаметром около 18 см. Широкая и глубокая дополнительная канавка на выходе из отверстия была сделана для крепления медной втулки — своеобразного подшипника скольжения. На правом рисунке показан профиль нижнего выреза
Отверстия в тяжелых предметах были просверлены для использования в качестве подъемных проушин. Например, в крышке саркофага Ахетхотепа (высокого сановника и, вероятно, зятя царя Хуфу, 49 г. до н. э.) были просверлены четыре отверстия.0089-я -я династия) для подъема, транспортировки и установки на место. Хорошим примером наклонного подъемного отверстия является крышка гранитного саркофага из мастабы принца Каваба (старшего сына царя Хуфу). Изогнутая форма отверстия — просто обман, вызванный формой чипа.
Рисунок 20 — Саркофаги Ахетотепа и царевича Каваба, Древнее царство
Трубчатое абразивное сверление также может быть начальным шагом в изготовлении каменных сосудов. Затем, при необходимости, отверстие можно было расточить или расширить каким-либо другим способом.
Часто нецилиндрические полости также изготавливались с помощью трубчатого сверления. Для этого отверстия просверливались вплотную друг к другу — с нахлестом или без. (Рисунки 21 и 22). Но полученные ядра выбивались не сразу. До завершения работ их удерживали в исходных положениях, чтобы при каждом цикле сверления фиксировать медную трубку с боков. Кроме того, оставшиеся на месте стержни занимали определенный объем, что позволяло использовать только умеренное количество абразивной суспензии. Уровень взвеси поддерживался постоянным.
Рисунок 21 — Полости, образовавшиеся в результате сверления нескольких отверстий, Древний Египет
Рисунок 22 — Перекрывающиеся отверстия, результаты эксперимента, 2016 г.
Таким же способом были изготовлены саркофаги. На некоторых их внутренних поверхностях до сих пор сохранились следы абразивного сверления, так как их было трудно удалить из твердого камня. Иногда таким же образом изготавливали и ступицы петель больших ворот — сверляя вместо одного большого отверстия несколько отверстий меньшего размера.
Рисунок 23 — Ступица во втором пилоне погребального храма Рамсеса III в Мединет-Абу, Луксор, Египет
2010 г. Сверление квазиразрезной трубы
Материалы: гранит, корунд (раскрошенный в песок отрезной диск) и разрезная трубка. В качестве привода использовалась тихоходная дрель. Универсальный шарнир (Рисунок 24) между патроном дрели и трубой вставлен для имитации свободного виляния сверла ручного ортеза.
Разрезную медную трубку, использованную в этом эксперименте, трудно было назвать «разрезной» и даже «трубкой». Он был изготовлен из свернутого медного листа, а расстояние между краями бокового отверстия составляло около 18 мм (рис. 25). Это отверстие обеспечивало свободную циркуляцию абразивной суспензии в скважине между внутренним и внешним объемами. Появление канавок на керне и стенке отверстия (рис. 28–30) также вызвано этим отверстием. Абразивная суспензия подавалась в пространство между стенкой отверстия и трубой, не снимая последнюю.
Рисунок 24 — Карданный шарнир между сверлильным патроном и трубой
Рисунок 25 — Ширина отверстия в стенке трубы после эксперимента
Разрезную медную трубку, использованную в этом эксперименте, трудно было назвать «разрезной» и даже «трубкой». Он был изготовлен из свернутого медного листа, а расстояние между краями бокового отверстия составляло около 18 мм (рис. 25). Это отверстие обеспечивало свободную циркуляцию абразивной суспензии в скважине между внутренним и внешним объемами. Появление канавок на керне и стенке отверстия (рис. 28–30) также вызвано этим отверстием. Абразивная суспензия подавалась в пространство между стенкой отверстия и трубой, не снимая последнюю.
Рисунок 26 — Медная трубка после эксперимента
Рисунок 27 — Боковые поверхности керна и шпура после эксперимента
Рисунок 28 — Поверхность керна, вид в развернутом виде
Рисунок 29 — Профиль поверхности сердцевины
2016. Сверление квазиразрезной трубой
Материалы: гранит, корунд (измельченный в песок режущий диск) и сплошная (квазиразрезная) медная трубка. В качестве привода использовалась самодельная скоба. Его гипсовый маховик обеспечивал вертикальную нагрузку и гироскопический эффект для стабилизации бурового долота. Само сверло представляло собой сплошную медную трубку толщиной примерно 2 мм. Для обеспечения циркуляции абразивной суспензии в теле трубы вместо продольного разреза в разъемной трубе просверлено несколько сквозных отверстий диаметром 10 мм.
Рисунок 30 — Ортез с медной трубкой на деревянной оси
Этот эксперимент с самого начала пошел не так. Во-первых, выбранный абразивный материал был слишком крупным и его зерна начинали разрывать поверхность гранита, выбивая отдельные кристаллы. Во-вторых, на протяжении большей части эксперимента абразивная суспензия была пересыщена. Не учитывалось, что, будучи однократно поданной в технологическую зону, порция абразива не могла полностью израсходоваться — его объем лишь немного уменьшался за счет взаимного измельчения зерен. Это было не то, что при распиловке гранита, когда суспензия постоянно высыпалась из пропила туда-сюда и нуждалась в пополнении в больших количествах. Поэтому, не имея опыта, мы то и дело заливали суспензию в зазор между стенкой отверстия и трубой, делая пульпу все более густой. Каждый раз в пульпу добавляли новую порцию абразива (корунд, гранит, медь), когда предыдущая порция еще не была стерта. Процесс бурения сопровождался сухим скрежетом, хотя буримый гранитный блок опускали в ведро с водой. К концу работы, когда трубка погрузилась в разрез примерно на 5 см, вращать скобу было очень тяжело: абразива было столько, что он заполнил все пространство между трубкой и стенками с обеих сторон. Результат показан на рисунке 31.
Рисунок 31 — Керн, внутренняя поверхность шпура и вырезанный профиль
На внутренней поверхности шпура имеются неровные и почти стертые круговые канавки, а на поверхности керна они практически не видны. Это произошло потому, что теперь в теле трубки было отверстие, достаточно большое для циркуляции пульпы: маленькие круглые отверстия были плохой заменой продольному надрезу. Также отсутствовало вертикальное разбрызгивание взвеси на поверхность активной зоны.
Рисунок 32 — Медная трубка в самом начале и после эксперимента
Рисунок 33 — Результат сверления квазиразрезной трубкой
Трубку часто вынимали для проверки глубины пропила. Но прежде чем его вставили на место, на дно разреза уже осел толстый слой мякоти. Поэтому край трубки, уже заточенный, снова слегка притупился при прорезании слоя целлюлозы до дна. Тем не менее, его точили постепенно, хотя и не так быстро, как если бы его время от времени не снимали и не вставляли обратно.
Некоторые данные по этим двум экспериментам (№4, 2010 г. и №6, 2016 г.) Николая Васютина приведены в таблице 1.
Table 1 — Experimental data
| Experience # | Tube diameter, mm | Abrasive type | Core diameter, top / bottom, mm | Drilling diameter, верх/низ, мм | Глубина сверления, мм | Tube wear, mm | Vertical load, kg | Rotational speed, rpm | Drilling speed, mm/hour | ||||||
| 4 | 46,5(2) | Corundum | 39,4/43 | 50,5/50 |
| 20 | 9000 4 | 20 0009 | 9000 4 | 20 0009 | 9000 4 | 20 0009 | 9000 4 | 0009 100-150 | 8-12 |
| 6 | 47,6(2) | corundum | 39,8/44 | 50 ,6/47 | 50 | 15 | 11 | около 10 |
Май 2017 г. Бурение квазиразрезной трубой
Материалы: гранит, корунд (измельченный в песок режущий диск) и сплошная (квазиразрезная) медная трубка. Это была успешная попытка задокументировать навык оптимального применения корундового абразива. Корсет и трубка остались такими же, как и годом ранее. Затем была поставлена задача снять видео, впервые демонстрирующее приемы сверления твердого камня примитивными инструментами. Эксперимент удался в том смысле, что была реконструирована древняя ручная скоба и доказана возможность сверления гранита с помощью медной трубки и абразива. Но все же он не удался в том смысле, что «истинно древнеегипетские бороздки» были стерты вскоре после появления.
Тем не менее, основная задача заключалась в том, чтобы выяснить условия работы, обеспечивающие именно эту схему отверстий. Физика и механика появления канавок в граните была известна давно — на многих ступицах петель в гранитных перемычках из Древнего Египта были такие канавки, — но детали этого процесса оставались неизвестными и неясными. Мы должны понять, как на самом деле действовали древние рабочие. С этой целью Николай Васютин провел более 20 экспериментов, прежде чем стали ясны условия канавки гранита и удалось добиться повторяемости таких результатов.
В этом эксперименте в 2017 году подача абразива осуществлялась под пристальным наблюдением Николая, который взял на себя вращение скобы. Выполнение «истинно египетских» канавок давалось ему легко, а прецессия оси раскоса в неопытных руках могла повредить их даже при правильной подаче абразива.
Момент пополнения корундового абразива определялся по звуку обработки — тихому шипению. Порция абразива наносилась на сплющенный кончик спицы непосредственно в зазор между трубкой и стенкой просверленного отверстия. В этот момент звук обработки сменился с шипения на скрежет, который продолжался около минуты или двух. Затем шум снова превратился в шипение, а это означало, что пора добавить новую порцию. Методом проб и ошибок было найдено правильное количество — кусок влажного корунда размером 4–5 мм: он должен обеспечивать легкое вращение и эффективное сверление, не забивая зону обработки и не стирая канавки.
Рисунок 34 — Помощник наносит на кончик иглы порцию абразива в зону обработки между трубкой и стенкой скважины его — и в нужный момент (при смене звука обработки) сбросить нужную порцию в зону обработки или смыть тонкой струйкой воды.
Трубка — та же, что и в предыдущем эксперименте — крепилась к оси более аутентично: деревянными клиньями и грубым шнуром. Кромка трубки продолжала самозатачиваться и в общей сложности заточила с 1,8 до 0,3 мм.
Рисунок 35 — Результаты эксперимента
Рисунок 36 — Луковое бурение в Древнем Египте.
май 2017 г. Лучевое бурение
Вернемся к началу, т.е. к лучевому бурению с применением медных труб. Похоже, этот метод применялся древними египтянами только для сверления отверстий меньшего диаметра, так как в этом случае требовалось меньше усилий.
Работа с раскосом наглядно показала, какое усилие надо приложить для преодоления трения в зазорах. Также стало ясно, что процесс осуществляется в основном за счет вращающегося маховика, в то время как рука оператора только поддерживает это вращение, снабжая маховик некоторой дополнительной энергией. Кроме того, положение трубы относительно блока стабилизировалось за счет гироскопического эффекта, что обеспечивало округлость будущей скважины. Для сравнения, работа с лучковой дрелью была сопряжена со значительными трудностями, что демонстрировало разницу между этими двумя инструментами. Хотя, как показали эксперименты, эти трудности можно было преодолеть.
Для этого эксперимента мы использовали разъемную трубку диаметром примерно 16 мм — почти в три раза меньше, чем в эксперименте с инерционным раскосом.
Рис. 37. Замковый шов разрезной трубы на древке лукового бура
Диаметр шеста и внутренний диаметр трубы ~ 15 мм;
Общая длина инструмента (от рабочей кромки трубы до наконечника штока) 615 мм;
Ширина продольного разреза 5,0 мм;
Толщина медного листа 0,6 мм.
Рис. 38. Лучковая буровая установка с трубчатым буровым долотом.
Если плечо силы, т. е. радиус буровой штанги, мало, крутящий момент также мал. Кроме того, сила тетивы, приложенная к такому короткому плечу, прижимает трубку к ближайшей стороне отверстия и к дальней стороне сердечника. При бурении в таком режиме в течение значительного времени полученное отверстие будет овальным, как и керн, короткая ось которого будет совпадать с направлением движения колонны (рис. 39 и 40).
Рисунок 39—Результат первого эксперимента с лучевым бурением
Рисунок 40 — Форма и размеры отверстия и керна
Размеры отверстия и сердечника:
А = 10,6 мм;
B = 13 мм;
С = 20,5 мм;
D = 18,3 мм;
Максимальная глубина сверления = 13 мм.
Такой результат был неприемлем. Ответ состоял в том, чтобы увеличить радиус стержня в точке, где на него наматывается нить. На рис. 41 показан шкив, установленный на стойке для увеличения радиуса приложения силы натяжения струны. Здесь плечо силы удлиняется и, таким образом, увеличивается крутящий момент, преодолевающий сопротивление в зонах обработки.
Рисунок 41 — Лучковая буровая установка со шкивом
Сила, прижимающая трубку к ближайшей стороне стенки отверстия и к дальней стороне керна, уменьшается, так как при удлинении плеча силы точка ее приложения смещается в сторону от оси вала.
Как и предполагалось, этот инструмент подходит только для сверления небольших отверстий. Если диаметр сверла, а не диаметр вала, мал, для вращения сверла требуется меньше усилий. Кроме того, в этом случае вал не сильно либрирует: дергаясь за струну, он скорее вращается, чем либрирует. Скорость вращения сверла ниже, но точность сверления выше: труба не прижимается к поверхности отверстия, как показано на рисунках 39.и 40 и, таким образом, овальность отверстия и керна заметно уменьшается (рис. 42 и 43).
Рисунок 42 — Результат сверления трубкой малого диаметра
Рисунок 43 — То же отверстие с вынутым керном
На следующем этапе вал был укорочен почти до шкива, что сделало сверление еще более удобным. В следующем эксперименте плоский речной булыжник был просверлен сплошной медной трубой с замковым швом (рис. 37 выше) менее чем за 5 минут.
Рисунок 44 — Бурение носовой частью речного булыжника неизвестного типа (возможно, известняк), 14 мая 2017 г.
Рисунок 45 — Край сплошной медной трубы до (слева) и после бурения (справа). Эффект заточки очевиден
Рисунок 46. Результат сверления гранита лучковым сверлом со сплошной трубой малого диаметра. Абразивный материал: корунд (раскрошенный в песок отрезной диск)
Май 2018 г. Сверление большого диаметра
Следующий эксперимент был проведен для проверки метода сверления отверстий большого диаметра, аналогичных ступицам петель в пилонах храмов. По существу, этот метод бурения должен быть таким же, как описанные выше. Но цель состояла в том, чтобы проверить, можно ли вообще провернуть вручную 20-сантиметровую трубку, преодолевая сопротивление абразивного материала.
Медный лист толщиной 0,6 мм был обернут вокруг одного конца бревна диаметром 19,5 см и прибит к нему пятью медными гвоздями. Между концами полос был оставлен зазор примерно 1 см для свободной циркуляции абразивной массы (Рисунок 47). Перед началом медный лист и заготовку взвешивали. Эта заготовка представляла собой гранитную плитку толщиной ок. 25×25×2,5 см (рис. 48). Кроме того, для крепления раскоса была специально сооружена деревянная опорная конструкция — бревно (рис. 49).и 50).
Рисунок 47 — Бревно, обернутое медным листом для эксперимента
Рисунок 48 — Гранитная плитка перед сверлением
Рисунок 49 — Деревянная опорная конструкция, предназначенная для крепления раскоса
Рисунок 50 — Распорка, закрепленная внутри деревянной опорной конструкции
Рисунок 51 — Просто рабочий снимок
Рисунок 52 — Медное «сверло» в деревянном трафарете
Удивительно, но само сверление не потребовало особых усилий (рис. 53). Абразив снова подавался на основании контрольных звуков обработки: когда он переходил от скрежета к шипению, небольшая порция корунда струйкой воды смывалась с деревянного трафарета в зону обработки (рис. 52 и 54).
Рисунок 53 —Вращение скобы.
Рисунок 54 — Медное «сверло» в деревянном трафарете, детальный вид
По очереди работали вчетвером четыре часа, а затем проверили промежуточный результат (Рис. 55). Раскос подняли, заготовку извлекли снизу и промыли. Результат оказался давно известным и ожидаемым: слегка конусообразный профиль шпура с закругленным дном выреза.
Рисунок 55 — Плитка гранитная полусверленная
Рисунок 56 — Разрез с расширением вверху
Вверху разрез был достаточно широким (4 мм), поскольку деревянный трафарет не полностью предотвратил раскачивание медной трубки из стороны в сторону (рис. 56 и 57).
Рисунок 57 — Ширина разреза
Затем инструмент был собран — на этот раз без деревянного трафарета, так как глубины разреза было достаточно, чтобы прочно удерживать трубку (рис. 58 и 59).
Рисунок 58 — Трубка в разрезе без трафарета.
Рисунок 59 — Трубка в разрезе без трафарета, детальный вид.
На следующий день мы работали около пяти часов. В какой-то момент из разреза вдруг хлынула вода — была пропилена дуга примерно в треть диаметра круга. Это произошло потому, что толщина плитки была неравномерной: от 23 до 27 мм.
Заготовка была отмыта от пульпы, но в процессе выбивания сердцевины раскололась на две половины (Рисунок 61). Режущая кромка трубы предсказуемо была покрыта небольшими кавернами, оставленными абразивными частицами (Рис. 62). Стенки керна и отверстия также были покрыты канавками, несколько стертыми избытком абразивного материала (Рис. 63).
Рисунок 60 — Просверленная гранитная плитка с трещинами
Рисунок 61 — Небольшие каверны на режущей кромке
Рисунок 62 — Канавки на просверленных поверхностях слегка стерты
Профиль нижнего среза с обеих сторон также выглядит вполне характерно и предсказуемо (Рис. 63).
Рисунок 63 — Профиль нижнего выреза
На рисунке 64 ниже показаны конусные углы V-образных нижних вырезов. На левом снимке хорошо известная находка — ступица петли, просверленная в гранитной перемычке, расположенной рядом с шестым пилоном в Зале летописей Тутмоса III в Карнаке. Правая картинка иллюстрирует результат нашего эксперимента.
Рисунок 64 — V-образные срезы дна в древнем (слева) и современном (справа) образцах гранита
После эксперимента гранитный и медный материалы были еще раз взвешены и измерены. Полученные значения следующие:
Толщина медной трубки: 0,6 мм
Толщина гранитной плитки: от 23 до 27 мм
Диаметр кругового сечения: 195 мм
Макс. глубина сверления: 23 мм
Макс. ширина разреза сверху: 4 мм
Угол конусности среза внизу: ~9°
Угловой радиус выреза внизу: ~0,5 м
Общее время: 9 часов
Гранитный износ: 4128–4038=90 г / 33,3 см 3
износ меди: 366–315 = 51 г / 5,7 см 3
Медь к гранитной массовой износ: 51/90 г или 1 / 1,8
Коэффициент объемного износа меди и гранита: 5,7 / 33,3 см 3 или 1/5,8
Последний эксперимент
Еще один интересный для нас эксперимент - бурение самодельной трубой с настоящей медной рудой. Итак, нам понадобилась тонкая литая и кованая пластина, которую затем нужно было отжечь и свернуть в трубу большого диаметра. К сожалению, то, что нам заказали и доставили, оказалось уже готовой литой трубой с толстыми стенками и почти такого же диаметра, как и в предыдущих опытах (рис. 65).
Рисунок 65 — Сплошная самолитая медная трубка
Ничего нового и интересного в этом не будет обнаружено: процесс сверления будет очень неудобен из-за чрезмерной толщины стенок трубки и отсутствия циркуляции абразива, так как трубка сплошная. Кроме того, ширина реза в этом случае будет огромной, как и время, необходимое для измельчения соответствующего количества гранита в пульпу. По этой причине было решено просверлить самую мягкую подручную заготовку — такую же, как и в предыдущих опытах с дуговым сверлением.
Рисунок 66 — Сверление скобой
Рисунок 67 — Самодельная трубка после сверления
К концу эксперимента трубка ожидаемо заострилась и была покрыта небольшими кавернами, оставленными кратковременными внедрениями абразивных зерен. Но осмотр ее изнутри показал, что сверление проводилось в полухолостом режиме: внутренняя поверхность трубки оставалась практически неповрежденной, так как пульпа пропитывалась внутрь лишь при ее случайных наклонах (рис. 67).
На этот раз абразив подавался неравномерно.
Результаты этой заключительной серии экспериментов показаны на рисунках 68 и 69.
Рисунок 68 — Заготовка, просверленная самолитой трубкой на самом деле , использовавшийся в Древнем Египте, не был целью наших экспериментов. Скорее, у нас был инженерный подход: мы начали с исследования и выявления следов, оставленных древними орудиями.
В ходе наших экспериментов мы рассмотрели практические приемы работы с такими орудиями, чтобы понять, чем они могли быть в древности.
С технической точки зрения инструменты были достаточно просты и стояла задача уточнить детали их использования. Тогда, если эти техники были воспроизведены правильно, следы на тестовых заготовках должны быть точно такими же, как и на древних материалах. Таким образом, наша цель состояла в том, чтобы понять принципы работы с твердым камнем.
***
Рисунок 70 — Результаты финальных экспериментов
Фотоснимки и рисунки – Кругляков О., Васютин Н., Андросов В. и из открытых источников в инете.
***
Select Bibliography
- Petrie, W.M. Flinders, On the Mechanilal Methods of the Ancient Egypts, 1883
- Petrie, W.M. Flinders, Tools and Weapons Illustrated by the Egypt Collection in University College: London (19 London17)
- Денис А. Стокс, Эксперименты в египетской археологии: технология обработки камня в Древнем Египте (Routlege, 2003)
- Анна Серотта. Доказательства использования корундового абразива в Египте из Великого храма Атона в Амарне
- Сомерс Кларк, Реджинальд Энгельбах, Древнеегипетское строительство и архитектура, Dover Publications, Нью-Йорк, 1990
- Лукас, А. 1962. Древние египетские материалы и промышленность.