Garnet

Granátový písek, neboli Garnet, je nejčastěji používané abrazivo pro řezání vodním paprskem, a to díky své vysoké tvrdosti, odolnosti, nízké prašnosti a schopnosti tvořit ostré hrany při drcení. Garnet patří do skupiny silikátových minerálů a přirozeně se vyskytuje ve více variantách, z nichž nejčastěji využívané jsou almandin a andradit. Tyto druhy mají ideální rovnováhu mezi tvrdostí (Mohsova stupnice 6,5–7,5), hustotou a lomovými vlastnostmi, což umožňuje efektivní a přesné řezání s minimálním opotřebením trysek.

Granátový písek se získává buď těžbou z přírodních ložisek, nebo jako vedlejší produkt při zpracování hornin. Po vytěžení se materiál drtí, prosévá a třídí podle velikosti zrn. Nejčastěji se používají frakce 60–120 mesh, kde hrubší granule (60–80 mesh) umožňují rychlejší řezání silnějších materiálů, zatímco jemnější (100–120 mesh) poskytují čistší řezy s menším množstvím otřepů.

Granát má několik klíčových vlastností, které ho činí ideálním abrazivem:

  • Ostré hrany – při lámání tvoří ostré hrany, které zajišťují efektivní řezný výkon.
  • Vysoká hustota (cca 4,0 g/cm³) – zvyšuje řeznou sílu oproti lehčím abrazivům.
  • Nízká prašnost – na rozdíl od jiných materiálů (např. křemičitého písku) nevytváří tolik jemného prachu, což zlepšuje pracovní prostředí a bezpečnost.
  • Ekologická šetrnost – neobsahuje toxické látky a některé druhy granátu lze recyklovat pro opakované použití.

Granátový písek se používá především pro řezání kovů, kamenů, skla a kompozitních materiálů. Kromě řezání vodním paprskem se také využívá v pískování, broušení a filtračních systémech. Díky své univerzálnosti a dostupnosti zůstává granát nejpoužívanějším abrazivem v průmyslu vodního řezání.

Chemické složení Garnetu a jeho vliv na kvalitu řezu

Granátový písek (Garnet) je skupina minerálů patřících do křemičitanů s obecným chemickým vzorcem X₃Y₂(SiO₄)₃, kde X a Y představují různé kationty v závislosti na konkrétním typu granátu. Tato variabilita v chemickém složení ovlivňuje jeho fyzikální vlastnosti, jako je tvrdost, hustota a abrazivní účinnost.

Hlavní druhy granátu používané při řezání vodním paprskem

V průmyslu řezání vodním paprskem se nejčastěji využívají almandin a andradit, které mají optimální kombinaci tvrdosti, hustoty a řezného výkonu.

Almandin (Fe₃Al₂(SiO₄)₃)

  • Nejběžnější typ granátu používaný jako abrazivo.
  • Bohatý na železo a hliník, což mu dává vysokou hustotu (~4,1 g/cm³) a tvrdost (Mohs 7,5).
  • Má červenohnědou až fialovou barvu.
  • Výhodou je jeho odolnost proti drcení a lámání, což umožňuje efektivnější řezání.

Andradit (Ca₃Fe₂(SiO₄)₃)

  • Obsahuje vápník a železo, což mu dává nižší hustotu (~3,8 g/cm³) než almandin.
  • Má vyšší křehkost, což vede k rychlejšímu opotřebení.
  • Často se používá v aplikacích, kde není nutná extrémní tvrdost abraziva.

Další méně běžné druhy granátu:

  • Pyrop (Mg₃Al₂(SiO₄)₃) – bohatý na hořčík, má nižší hustotu (~3,6 g/cm³), používá se méně často.
  • Grossular (Ca₃Al₂(SiO₄)₃) – obsahuje vápník a hliník, není běžně využíván jako abrazivo kvůli nižší tvrdosti.
  • Spessartin (Mn₃Al₂(SiO₄)₃) – manganový granát, který se nepoužívá pro řezání, ale spíše ve šperkařství.

Důležitost chemického složení pro řezání vodním paprskem

  • Vyšší obsah železa v almandinu znamená vyšší hustotu, což zlepšuje řeznou sílu.
  • Křemičitanová struktura umožňuje, aby se granát při drcení lámal na ostré hrany, což zvyšuje efektivitu řezání.
  • Nižší prašnost u almandinu a andraditu znamená lepší pracovní podmínky a menší opotřebení trysek.

Celkově je almandin nejvhodnější variantou pro průmyslové využití, protože poskytuje nejlepší rovnováhu mezi tvrdostí, hustotou a abrazivní účinností.

Spotřeba Garnetu při řezání vodním paprskem

Průměrná spotřeba granátového písku (Garnetu) při řezání vodním paprskem se liší v závislosti na několika faktorech, jako jsou:

  • Typ a tloušťka řezaného materiálu – tvrdší a silnější materiály vyžadují větší množství abraziva.
  • Zvolená velikost trysky a pracovní tlak – větší trysky a vyšší tlak zvyšují průtok abraziva.
  • Požadovaná kvalita řezu – jemnější a preciznější řezy obvykle vyžadují vyšší spotřebu abraziva.

Typické hodnoty spotřeby Garnetu

  • Nízká spotřeba: 200–300 g/min → používá se pro měkčí materiály (plast, guma) nebo pro úsporné řezání s nižší kvalitou hrany.
  • Střední spotřeba: 400–600 g/min → nejčastější rozsah při řezání kovů, kamene a kompozitů.
  • Vysoká spotřeba: 700–1000 g/min → při řezání extrémně tvrdých nebo velmi silných materiálů, kde je nutný vysoký výkon.

Celková spotřeba za hodinu provozu

Při běžném nastavení se spotřeba abraziva pohybuje okolo 20–30 kg za hodinu řezání. U větších průmyslových systémů může dosahovat až 60 kg/h.

Možnosti snížení spotřeby

  • Použití přesně kalibrovaného abraziva – kvalitnější granát s rovnoměrnou velikostí částic zlepšuje řeznou efektivitu.
  • Optimalizace řezné rychlosti a tlaku – správné nastavení stroje pomáhá snížit zbytečné plýtvání abrazivem.
  • Recyklace granátu – některé systémy umožňují opětovné využití abraziva, což může snížit náklady.

Celkově lze říci, že výběr správného abraziva a jeho efektivní využití má významný dopad na náklady i kvalitu řezání.