какой металл не берет болгарка
Физики создали материал, который невозможно разрезать
Образец, который так и не удалось распилить «болгаркой».
Фото Dr. Florian Bittner, Institute of Plastics and Circular Economy IKK, Leibniz University Hannover, Germany / Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, Hannover, Germany.
Материал состоит из пористой алюминиевой основы и керамических сфер.
Иллюстрация Stefan Szyniszewski et al., Scientific Reports (2020).
Учёные создали лёгкий и гибкий материал, который практически невозможно разрезать или просверлить. Удивительно, но прообразом новой брони стала кожура грейпфрута и раковина моллюска морское ушко.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Scientific Reports исследователями из Великобритании и Германии.
Основа материала – лёгкая алюминиевая «пена» с мелкими порами. В неё внедрены керамические шарики диаметром 1,3 сантиметра, уложенные в правильные ряды. Материал в 6,7 раза легче стали. При этом он не поддаётся ни сверлу, ни угловой шлифовальной машине («болгарке»), ни гидроабразивной резке, что уже подтверждено испытаниями.
Дело в том, что конструкция парадоксальным образом приспосабливается к режущему инструменту, направляя его энергию на разрушение его самого. За способность к таким метаморфозам учёные назвали своё детище Протеем (это древнегреческое божество славилось своим умением менять облик).
Дело в том, что лезвие или сверло, погружаясь в материал, всегда немного колеблется. «Протей» с готовностью усиливает эти колебания, работая как резонатор. В результате режущая кромка просто разрушается, и инструмент затупляется.
Если же «агрессору» всё же удаётся раздробить керамические сферы, те рассыпаются на мелкие кусочки, заполняя собой пустоты в алюминиевой «пене». В результате материал становится ещё более неподатливым.
Эти же сферы противостоят струям воды, выпускаемым под давлением при гидроабразивной резке. Попадая на выпуклую керамическую поверхность, струя воды расширяется. При этом её скорость уменьшается в сотни раз, а вместе с ней и давление, которое она оказывает на вещество. В итоге вместо беспощадного водяного ножа получается нечто вроде безобидного душа.
Создатели предлагают использовать «Протей» для изготовления велосипедных замков, специальных щитков на режущих инструментах, оберегающих рабочего от травм, и так далее. Лёгкому материалу, неуязвимому для портативных резаков, найдётся немало применений (по крайней мере, пока в нашу жизнь не войдут ручные лазеры).
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о материале, обеспечивающем моллюсков самыми твёрдыми в мире зубами. Говорили мы и о лёгком как воздух золоте.
Губчатый металл с керамическими сферами не поддался болгарке и дрели
Stefan Szyniszewski et al. / Scientific Reports, 2020
Британские и немецкие ученые разработали материал из губчатого титан-алюминиевого сплава с керамическими сферами оксида алюминия. Новый материал почти в семь раз легче стали, выдерживает резку болгаркой и гидроабразивную резку, а при добавлении нихромового сплава выдерживает и сверление. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.
В природе многие материалы обладают иерархической структурой на разных масштабах, чтобы противодействовать экстремальным нагрузкам. Например, грейпфрут не лопается после падения с высоты в десять метров за счет клеточной структуры с жестким каркасом, рыба Arapaima gigas выдерживает укус пираньи благодаря фанерной упаковке коллагена в чешуйках, а раковины морских ушек из кристаллов арагонита, скрепленных органической матрицей, в три тысячи раз прочнее, чем просто кристаллы арагонита.
Ученые тоже хотят получить прочные материалы с помощью подбора нужной морфологии на разных уровнях материала, но, в отличие от природы, могут использовать металлы, которые значительно упрочняются за счет локальных дефектов. Так, последнее время материаловеды значительно продвинулись в металлической 3D-печати, с помощью которой можно получать самые сложные микроструктуры, однако нацеленность на повторяемость элементарной ячейки ограничивает область используемых веществ. Материалы с перестройкой формы считаются перспективными для экстремальных нагрузок при механическом воздействии, они могут значительно изменять морфологию в малом масштабе и возвращаться в исходное состояние после него — как и природные объекты. Одним из проявлений такой перестройки является конверсия подводимой механической энергии в локальные колебания материала.
Стефан Сцинисцевски (Stefan Szyniszewski) с коллегами из Университета Дюргейма и Фраунгоферского института создал новый композитный материал «Протей» из губчатого сплава титана-алюминия с керамическими сферами оксида алюминия. За упругость нового материала отвечает металлическая часть, а за твердость — керамическая. Такой материал восприимчив к внутренним колебаниям при локальных нагрузках и весит в семь раз меньше стали за счет пористой структуры.
Для получения материала порошки алюминия и гидрида титана нужно перемешать и подвергнуть холодной формовке, затем смесь нужно выдавить через экструдер и нарезать полученные стержни на небольшие части. Затем между стальными пластинами нужно выложить металлические цилиндры и сеть керамических сфер из оксида алюминия. После этого заготовку необходимо нагреть до 760 градусов Цельсия в течение 15-20 минут, за которое разлагается гидрид титана, а улетающий водород образует губчатую структуру между керамическими сферами.
Процесс изготовления «Протея»
Stefan Szyniszewski et al. / Scientific Reports, 2020
Как выбрать угловую шлифовальную машину
Угловые шлифмашинки с давних пор пользуются заслуженной любовью многих мастеров – правда, чаще в качестве отрезного, а не шлифовального инструмента. И это неудивительно – симпатией к «болгарке» проникнется всякий, кому хоть раз приходилось пилить металлическую деталь ножовкой. Так что некоторые владельцы «болгарок» даже не догадываются о наличии насадок, многократно расширяющих возможности этого инструмента.
С помощью УШМ можно:
— счищать старую краску с металлических и деревянных деталей;
— снимать старую штукатурку со стен;
— снимать ржавчину с металлических деталей;
— шлифовать металлические и деревянные детали;
— полировать окрашенные поверхности;
— резать металлический прокат, профнастил, металлочерепицу, пластик, керамическую плитку и кирпичи;
— прорезать штрабы в кирпичных и гипсобетонных стенах;
— и даже старить деревянные детали, выбирая мягкую древесину.
Правда, не все «болгарки» настолько универсальны. Мощный инструмент без регулировки оборотов во время шлифовки может легко повредить поверхность, а маломощная «болгарка» легко нарежет профнастил, но с толстостенной металлической трубой может и не справиться.
Поэтому, выбирая УШМ, следует определиться с тем, для каких задач она будет использоваться, какие материалы и какой толщины будут обрабатываться – и подобрать модель по соответствующим характеристикам.
Характеристики угловых шлифовальных машин
Максимальный диаметр диска в первую очередь определяет производительность инструмента. Чем больше диаметр диска, тем большей толщины материалы можно резать и тем быстрое будет производиться шлифовка.
При подборе максимального диаметра следует иметь в виду, что глубина пропила вовсе не равна половине диаметра – ведь работать будет лишь та часть круга, которая выступает за корпус инструмента.
Но это еще не все – максимальный диаметр определяет и функциональность инструмента. Чем больше максимальный диаметр круга, тем мощнее и тяжелее сама «болгарка»; работать, держа её «на весу», будет непросто и небезопасно.
Нельзя забывать и о насадках: если отрезной круг можно без труда найти любого диаметра, то насадки других назначений порой встречаются только самых «популярных» диаметров.
Диаметр 76 мм – минимальный для этого вида инструмента, встречается на аккумуляторных моделях. Глубина пропила – около 20 мм, причем со стачиванием диска глубина будет еще меньше.
Можно использовать для резки листовых материалов небольшой толщины. Основные преимущества – легкость, мобильность, простота использования.
Диаметр 115 мм – минимальный для сетевых «болгарок». Такой инструмент пригоден для шлифовки, для резки листовых материалов и тонкостенных труб. Небольшие размеры и малый вес инструмента делают его удобным для тонких работ на вертикальных поверхностях и деталях сложной формы. Но для резки труб и проката этот диаметр подходит плохо – глубина пропила на таких болгарках не превышает 25-30 мм.
УШМ диаметром 125 мм наиболее популярны – особенно в качестве бытового инструмента. Обеспечиваемой ими глубины пропила 35 мм достаточно для большинства домашних и множества профессиональных задач. В то же время, вес и размеры еще позволяют работать с инструментом «на весу» и использовать его для шлифовки вертикальных поверхностей.
Под этот диаметр предлагается наибольшее разнообразие насадок для зачистки, шлифовки, резки и т.д. Это позволяет считать 125 мм «болгарки» самым универсальным инструментом – их используют для резки листовых материалов и металлопроката, шлифовки поверхностей, резки керамической плитки и штробления стен.
Диаметр 150 мм распространен намного меньше, чем «соседние» 125 и 180 мм. Возможности инструмента с таким максимальным диаметром ненамного превышают возможности 125 мм УШМ, а разнообразие насадок под этот размер намного меньше.
«Болгарки» с диаметром 180 мм чаще покупаются для профессиональной деятельности – для бытовых задач они уже чересчур тяжелы и громоздки. Но при необходимости резки крупного металлопроката и толстостенных труб без подобного инструмента не обойтись.
Глубина пропила на УШМ с диаметром диска 180 мм может доходить до 60мм. Кроме того, «болгарки» этого диаметра с регулируемой частой вращения нередко используются для шлифовки и полировки, когда требуется высокая производительность.
УШМ с максимальным диаметром диска 230 мм и более – тяжелый и габаритный профессиональный инструмент для резки крупногабаритных металлоконструкций, камня, кирпича и т.д.
Глубина пропила до 90 мм позволяет использовать его для прорезания проемов в ненесущих, самонесущих стенах и перегородках.
Порой можно услышать, что максимальный диаметр не так и важен – ведь можно поставить на маленькую «болгарку» круг большего размера, сняв или заменив защитный кожух. Делать этого не стоит по нескольким причинам.
Во-первых, без защитного кожуха сильно повышается травмоопасность инструмента.
Во-вторых, все «болгарки» обеспечивают примерно одинаковую линейную скорость режущей кромки круга. А поскольку линейная скорость растет с увеличением диаметра, диски большего размера рассчитаны на меньшее число оборотов. На высокооборотной маленькой болгарке такой диск не только создаст чрезмерную нагрузку на двигатель – возрастет риск разрушения круга. С учетом снятого кожуха – это может закончиться печально.
Поэтому на болгарку следует ставить только насадки соответствующего размера, убедившись, что они рассчитаны на скорость вращения шпинделя вашей модели.
Мощность – основная характеристика УШМ, определяющая её производительность, максимальный диаметр диска, максимальную глубину пропила и т.д. Но это не значит, что самая лучшая модель – та, у которой максимальная мощность. Большая мощность ведет к увеличению цены и веса инструмента. Будет лучше сначала определиться с максимальным диаметром диска, а уже потом подобрать инструмент оптимальной мощности. В таблице ниже приведены оптимальные значения мощности для различных максимальных диаметров.
Если мощность намного ниже оптимального значения, то инструмент можно использовать только с невысокой нагрузкой – для работ по шлифовке, резке пластика и листовых материалов.
Если же инструмент выбирается для профессионального применения и для резки металлов на всю глубину, которую позволяет диаметр диска, то следует подбирать модель с мощностью, превышающей оптимальную. Также повышенную мощность следует выбирать при использовании «болгарки» с тяжелыми насадками: корщетками, металлическими дисками для резки керамики и т.д.
Максимальные обороты обычно подбираются производителем в соответствии с максимальным диаметром – максимальная линейная скорость режущей кромки должна быть около 75 м/с. Исходя из этого, стандартные максимальные обороты для разных диаметров диска приведены в таблице.
Небольшое отличие (в пределах 10-15%) особого влияния на работу УШМ не оказывает. Хотя максимальная скорость чуть выше номинальной и обеспечивает большую производительность, практически вы вряд ли заметите разницу.
У некоторых моделей максимальные обороты значительно отличаются от приведенных в таблице; чаще это бывает у профессиональных узкоспециализированных моделей. Например, у полировальных машин скорость меньше, а у машин для резки керамики, наоборот, больше.
На таких УШМ рекомендуется использовать только специальные насадки, рассчитанные на скорость инструмента.
Питание устройства. Аккумуляторные модели могут сильно облегчить слесарные работы в условиях отсутствия электричества.
Увы, мощность даже самых дорогих аккумуляторных «болгарок» намного ниже, чем у их сетевых собратьев, поэтому на работу с большой нагрузкой они неспособны. Да и продолжительность работы невелика – 15-60 минут на одном аккумуляторе в зависимости от его емкости и рабочей нагрузки.
Но для резки профнастила, арматурных прутков и нетолстого металлического проката они вполне пригодны, поэтому могут оказаться очень полезным инструментом для строителей.
Регулировка оборотов для бытовой «болгарки» особо не требуется – большинство обычных насадок рассчитано на максимальную для своего размера скорость. С другой стороны, регулировка оборотов заметно увеличивает универсальность и функционал устройства – снизив обороты при шлифовке, можно уменьшить степень воздействия на поверхность, что может потребоваться при чистовой шлифовке.
А тканевые и «меховые» полировочные насадки вообще используются только на пониженной скорости, так как на обычной скорости они быстро нагреваются и горят.
Безопасность угловых шлифовальных машин
Для многих мастеров, наверное, будет новостью то, что в печальной статистике несчастных случаев при работе с электроинструментом, первое место уверенно держат именно «болгарки». И дело здесь вовсе не в повышенной опасности инструмента – причиной большинства несчастных случаев является несоблюдение техники безопасности.
Отсутствие «страшных» зубьев, кажущаяся безобидность «болгарки» приводит к тому, что многие мастера относятся к ней с меньшей осторожностью, чем, например, к цепной или циркулярной пиле. И зря. Высокая энергия абразивного диска позволяет УШМ нанести глубокие раны за считанные мгновения, а при поломке диска разлетающиеся его осколки способны нанести серьезные травмы на расстоянии нескольких метров от места работы.
Чтобы избежать несчастных случаев, следует твердо придерживаться правил работы с УШМ и обратить внимание на ряд опций:
Ограничение пускового тока обеспечивает постепенный набор оборотов при включении «болгарки», снижая нагрузку на двигатель. Это не только позволяет продлить «срок жизни» инструмента, но и повышает его безопасность – УШМ с плавным пуском не будет дергаться и вырываться из рук при включении.
Защита от перегрузок снижает нагрузку на двигатель при заклинивании насадки. Эта опция может предотвратить поломку двигателя и позволит избежать чрезмерных рывков при заклинивании. Защита от перегрузок может быть реализована различными способами: механически, с помощью муфты или другой конструкции; и электрически, с помощью контроля потребляемого тока.
Тормоз двигателя ускоряет остановку диска после выключения инструмента, что повышает его безопасность. Некоторые профессиональные модели оснащены расцепной муфтой и тормозом диска, останавливающим диск сразу после выключения УШМ.
Варианты выбора угловых шлифовальных машин
Если вам нужна легкая недорогая модель для резки листовых материалов, выбирайте среди «болгарок» с максимальным диаметром 115 мм.
Если вы присматриваете универсальный инструмент для применения в быту, обратите внимание на модели с максимальным диаметром 125 мм – они легки, компактны, и для них не проблема найти насадку любого вида.
Если вам нужна УШМ для профессиональной деятельности, не связанной с резкой толстого металла, выбирайте среди 125 мм моделей с повышенной мощностью – они справятся с большинством работ по шлифовке и резке, а если у модели есть регулировка оборотов, то и с полировкой.
Для строительных работ, для частой резки труб и металлопроката хорошим выбором будет «болгарка» с максимальным размером диска в 180 мм.
Если вам приходится выполнять слесарные работы в условиях отсутствия электричества, незаменимым помощником может стать аккумуляторная «болгарка».
При работе с металлоконструкциями и толстостенными трубами большого диаметра может потребоваться инструмент с большим размером диска – от 230 мм.
7 правил безопасности при работе с болгаркой и выборе дисков для УШМ
Угловая шлифовальная машина или болгарка — незаменимый инструмент в арсенале любого мастера. Болгаркой режут профильные и круглые трубы, уголки, шлифуют заготовки, удаляют краску, используют в качестве отрезных станков. Но болгарка считается одним из самых травмоопасных инструментов, т.к. отрезной диск вращается с большой скоростью. Мы расскажем, как работать с болгаркой, чтобы избежать опасных моментов и подобрать к ней правильную оснастку.
Отрезной диск по металлу диаметром 115 или 125 мм вращается со скоростью более 10000 оборотов и минуту. Если диск разрушится во время работы, то осколки превращаются в пулю и могут нанести травмы незащищенным участкам тела. Опасность для человека представляют и абразивные частицы диска, и раскаленные частицы металла, которые могут попасть в глаза.
Поэтому, для работы с болгаркой, нужны средства защиты:
Важно! При работе с болгаркой застегните манжеты рукавов и куртку на все пуговицы. Если одежда болтается, то её может намотать на вращающийся диск, что приведёт к травме.
Болгарка – углошлифовальная машинка – это инструмент, который работает от электрической сети (аккумуляторные модели оставим за скобками). Оператор болгарки, прежде чем начать работу с УШМ, должен проверить, что:
Отрезной диск по металлу для угловой шлифовальной машинки представляет собой абразивную сменную оснастку – расходный материал. Посадочный диаметр диска 22.2 мм. На лицевой стороне диска есть логотип его производителя, технические характеристики и металлическая шайба. С обратной, «чистой» стороны отрезного диска, этой шайбы нет. На дисках не пишут, какой стороной ставить его на болгарку – рисунком внутрь или рисунком наружу. Руководствуемся логикой.
Важно! Ключ, который идёт в комплекте с болгаркой, в первую очередь предназначен для откручивания фиксирующей гайки, которая надежно закручивается руками, благодаря самозатягиванию, если немного докрутить отрезной диск, зажав фиксатор вала на редукторе болгарки.
Каждый мастер выбирает свой способ работы с болгаркой, и у каждого есть как плюсы, так и минусы. Если резать искрами от себя, то:
Минус — при обратном ударе, если резать искрами от себя, инструмент, если его вырвет из рук, может полететь в сторону оператора.
Если резать искрами на себя, то:
Плюс способа – при обратном ударе, если инструмент выбило и рук, а мощность болгарок с диаметром диска 230 мм может превышать 2 кВт, УШМ полетит в сторону от оператора.
Важно! Если вы режете металл искрами на себя, то не стойте в плоскости вращения диска. Отрегулируйте защитный кожух так, чтобы искры летели вниз, под ноги, а не на одежду. Еще два важных правила:
Соблюдайте особую внимательность при резке болгаркой толстых заготовок, например, профильных труб. Главная опасность — если неправильно расположить заготовку, то на финише края паза сомкнуться, и диск УШМ зажмет. Это может привести к его разрушению, заклиниванию инструмента или обратному удару.
Главное правило – при разрезании металла, края заготовки должны постепенно раскрываться или оставаться в исходном положении. Для этого подложите под трубу доски или расположите отрезаемый участок с края верстака или стола.
Важно! Соблюдайте особую внимательность при резке труб или арматуры, которая напряжена, например, при демонтаже металлоконструкций, т.к. диск болгарки может зажать в самый неожиданный момент.
Диски для УШМ различаются, по:
Диски для болгарки классифицируются на:
Диаметр дисков для болгарок варьируется от 115 мм до 230 мм. Наиболее универсальным диаметром считается 125 мм. Диск диаметром 150 используют на средних по мощности УШМ. Диски диаметром 180 и 230 мм ставят на самые мощные угловые шлифовальные машины.
Важно! Никогда не ставьте на болгарку пильные диски по дереву от циркулярных пил. Эти диски не предназначены для работы с УШМ и установка такого диска на болгарку — прямой путь к травме.
Правило – для каждого вида работ выбирайте свой диск. Т.е. не шлифуйте металл и не затачивайте сверла отрезным диском. Не пытайтесь установить на болгарку диск большего диаметра сняв защитный кожух. Например, поставив на 115-ю УШМ диск диаметром 125 мм. Для работы по камню используйте т.н. алмазные диски.
Для очистки металла от ржавчины и обдирки краски, ставьте на болгарку дисковые плоские щетки или кордщетки в виде чашки.
Запомните, УШМ не прощает ошибок! Вот список базовых правил, которые пригодятся новичку при работе с болгаркой: