石材加工
圆
角
很多的石材产品都要开方孔、切直角(L形角),尤其台面板产品更是如此。
开孔是为了安装各种电器件设施、安装管路、消防门、检修门、洗手台盆、窗台板等东西。有经验的石材人清楚,开方孔、切直角的产品加工时最好在转角处加工一个R10以上的圆角,如果没有这么一个转角,产品较容易从转角处断裂。
从事过微晶石产品、陶瓷产品、玻璃制品加工的人清楚这个道理,因为这些产品经过高温窑炉烧制,存在大量的应力。当它们开孔,切直角时因为有了应力的释放口,首先从这些口处释放应力,由此导致开孔、切直角的产品会从开孔的转角、直角处开裂,从而导致产品的报废。
石材也是经历过高温,地质力作用形成的材料,其内部也如同微晶石、陶瓷、玻璃存在应力,因此,石材产品在开孔、切割直角的时候同样存在应力集中现象。由于集中应力的存在,石材产品在开孔、切割直角时要注意削减、甚至消除应力集中,以保证石材产品不会在开口处、转角处断裂。
应力集中的概念、定义
所谓“应力集中”是指在物体的表面或内部,由于形状、几何细节或载荷变化等因素,导致物体一部分的应力值显著大于周围区域的情况。
应力集中通常发生在构件几何形状改变的部分,如圆角、锐角、孔洞、缺口等,并且应力集中程度还受到负载的分布、大小和方向等因素的影响。一旦应力集中,会使这个区域的应力大幅增加,容易导致裂纹或疲劳破坏等问题,进一步影响整个构件的性能和寿命。
为了避免应力集中,产品设计的工程师会采用一些措施,比如改变构件的形状、增加逐渐过渡区域、选择合理的材料和断面等。在实际工程中,应力集中问题需要进行分析和预估,并对设计进行改进,才能确保构件的安全可靠和寿命长久。
图1阐述了应力集中的概念,并给出了图示;图2给出了出现应力集中各种孔的形状。
石材产品加工时出现应力集中的产品
图3~图8这些开孔的石材产品均因开孔会产生应力集中现象,尤其是开直角的产品应力集中的程度会更高。图7圆形有孔相比方形的孔应力集中程度相对较小,应力分布均匀;图8的浴缸台板在转角处都有小圆角,其目的是为了削减、降低应力集中程度的,使转角处不出现太高的应力导致浴缸面板的断裂。
如何减少或消除应力集中?
石材产品开孔无法避免的,因此当石材产品确实需要开孔、开L型直角的时候我们可以通过设计方法、加工工艺来尽量减少在转角处的应力集中,避免出现高于石材本身应力几倍、甚至数十倍的应力,从而导致石材产品因过高的应力断裂。
图9浴缸面板的盆孔设计很好,在直角转角处设计了一个R50的圆连接相邻两边,从而避免了高位的应力集中,起到避免浴缸台面在转角处断裂的作用。
作者:晏辉