Kesme parametreleri ve boncuk özelliklerinin elmas tel kesme verimine etkisi
The effect of cutting parameters and bead properties on diamond wire cutting efficiency
Yazar: EDİZ SADIK KANBİR
Danışman: PROF. DR. YILMAZ ÖZÇELİK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Başta mermercilik olmak üzere madencilikte ve madencilik dışı alanlarda da uygulamaları bulunan elmas telli kesme yöntemi, üretim maliyetlerini düşürdüğü için tercih edilmesi sonucunda dünyada olduğu gibi ülkemizde de hızla yaygınlaşmaktadır. Ülkemizde klasik yöntemle doğal taş (mermer) üretiminde ocak üretim kayıpları %30-50 arasında değişmektedir. Bu üretim kayıplarını en aza indirmek için elmas telli kesme yöntemi kullanılmaya başlanmıştır. Bu yöntemin tüm makina ve ekipmanları yeterli verimlilikte kullanılamamaktadır. Elmas telli kesme işleminde, kesme verimliliğinde en önemli etken parametre elmas boncuklarda meydana gelen aşınmadır. Boncuklarda meydana gelen aşınma miktarları arttıkça kesme hızı düşmektedir. Bu yüzden aşınma miktarını etkileyen makina ve kayaç özelliklerinin (fiziki, mekanik, mineralojik ve petrografik özellikler) incelenmesi gerekmektedir.
Mermer ocak işletmelerinde yapılan kesim işlemlerinde en önemli konu, kesilecek kayaca en uygun elmas boncuk ve çalışma parametrelerinin seçilmesidir. Bu boncukların ve uygulanacak çalışma koşullarının belirlenmesi dikkatli bir şekilde yapılmalıdır. Geliştirilecek olan kesilebilirlik abakları, bu tür parametrelerin belirlenmesinde kolaylıkla kullanılabilir. Madencilik sektörünün diğer alanlarında kullanılmasına rağmen; doğal taş işletmeciliğinde kesilebilirlik üzerine böyle bir abak bugüne kadar geliştirilmemiştir.
Bu çalışmada elmas telli kesmede kulanılan boncuklar üzerindeki elmas konsantrasyonunun kesme performans parametreleri olan boncuklardaki aşınma, kesme hızı ve tüketilen enerjiye olan etkilerinin araştırılması ve bu etkiler dikkate alınarak kayaç türlerine göre elmas telli kesme yöntemi için kesilebilirlik abaklarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla ülkemize elmas telli kesme yönetemi ile üretim yapan doğal taş ocaklarından seçilmiş farklı doğal taş (mermer, kireçtaşı ve granit) türlerinde (30 farklı kayaç türünde) elmas telli kesme çalışmaları yapılmıştır.
Bu aşamada kesilebilirlik abakları, kesme performansı parametreleri göz önüne alınarak, çevresel hız ve kasnak devir hızına göre, hem her kayaç için ayrı ayrı hem de kayaç türleri için ayrı ayrı geliştirilmiştir. Kesme çalışmaları, laboratuvarda tek boncuk test cihazıyla arazide ise Model Elmas Tel Kesme Makinası ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan kesimler sonucunda her bir hakiki mermer, kireçtaşı ve granit numunesi için optimum kesim koşulları tespit edilmiştir. Aynı şekilde her bir doğal taş türü için de optimum kesim koşulları tespit edilmiştir. Çalışmada elmas boncuklardaki elmas konsantrasyonunun kesme performansına etkisi de üç farklı konsantrasyona sahip boncuk için ayrı ayrı incelenmiştir. Arazi sonuçları ile laboratuvardan elde edilen sonuçlar arasında yüksek bir ilişki (R2=0,88) olduğu ortaya konmuştur.
Literatürde daha önce böyle bir çalışmanın yapılmaması sebebiyle bu çalışma, uygun elmas boncuk seçimi ve en uygun kesme parametrelerinin tespit edilmesi konusunda var olan büyük bir boşluğu dolduracaktır.

Anahtar Kelimeler: Doğal taş (mermer), elmas telli kesme, elmas boncuk, elmas 
boncuk seçimi ve tasarımı, kesilebilirlik, optimizasyon, istatistiki modelleme, doku 
katsayısı

Abstract:
Diamond wire cutting method, which has practices both in the field of mining and in other fields, has been widely used in all around the world including our country due to the fact that it is preferred because of reducing the production costs. The loss of production in natural stone (marble) mining with conventional methods in our country ranges from 30% to 50%. In order to minimize these losses, the method of diamond wire cutting has been used. All of the machines and equipment cannot be used efficiently enough in this method. The most important parameter in cutting efficiency in diamond wire cutting process is the wear occurring on diamond beads. As the amount of wear on beads increase, the rate of cutting decreases. Therefore, it is required that the machine and rock properties (physical, mechanical, mineralogical and petrographic properties) that might affect the amount of wear should be examined.
The most significant issue in cutting processes done at natural stone quarries is to select the most appropriate diamond bead and working parameters for the rock to be cut. Determining these beads as well as the working conditions should be made carefully. The cuttability abacuses that would be developed can easily be used in
determining such parameters. Although used in the other fields of mining sector, such abacuses havent been developed for cuttability in natural stone processing.
It was aimed in this study that the effect of diamond concentration on the beads used in diamond wire cutting on the cutting performance parameters, which are wear on beads, cutting speed and energy consumed was investigated and considering these effects, cuttability abacuses were developed for diamond wire cutting method according to the types of rocks. For this purpose, diamond wire cutting operations were performed on different (real marble, limestone and granite) natural stones (30 different natural stones) selected from different natural stone (marble) quarries that are producing with diamond wire cutting method in our country.
At this stage, cuttabilty abacuses were developed separately both for each rock and for the rock types considering the parameters of cutting performance according to peripheral speed and hoop rotation. Cutting operations were performed with single bead test equipment in laboratory and model diamond wire cutting machine in quarry. As a result of the cuttings, the optimum cutting conditions were determined for each real marble, limestone and granite samples. Similarly, for each natural stone type, the optimum cutting conditions were determined. Also, in the study, the effect of diamond concentration on diamond beads on the cutting performance was examined separately for beads with three different concentrations. It was found out that there was a high correlation (R2=0,88) significant relationship between the results obtained in the field and laboratory studies.
Since there has been no study like the present one in the literature, it is thought that this study will fill a huge gap that exists in the production of conscious marble and the selection and use of suitable diamond beads in the marble industry.

Keywords: Natural stone (marble), diamond wire cutting, diamond bead, diamond 
bead selection and design, cuttability, optimization, statistical modelling, texture 
coefficient