Garnet – zastosowanie

Garnet jest minerałem, który może mieć szerokie zastosowanie. Ze względu na swoje właściwości wykorzystywany jest w przemyśle, a ze względu na swój wygląd używa się go także w jubilerstwie.

Podstawowym zastosowaniem przemysłowym garnetu jest wykorzystanie go w maszynach waterjet jako ścierniwo pozwalające na abrazyjne cięcie wodą lub w obróbce ściernej (piaskowaniu) różnych powierzchni. Więcej informacji o właściwościach i pochodzeniu garnetu przeczytasz tutaj.

Abrazyjne cięcie wodą

Abrazyjne cięcie wodą (zwane także obróbką hydro-ścierną) polega na dodaniu do wody o ciśnieniu nawet 4000 bar ścierniwa jakim jest garnet. W tym zastosowaniu garnet jako materiał ścierny przypomina „zwykły” piasek. Jest on dodawany do pod koniec procesu cięcia wodą w przygotowanych do tego elementach głowicy tnącej – komorach miksujących (mixing chamber) maszyny waterjet w momencie gdy woda osiąga prędkość nawet 1000m/s. To praktycznie trzy razy tyle, ile wynosi prędkość dźwięku! W abrazyjnym cięciu wodą to właśnie garnet jest elementem tnącym, a woda w ultra wysokim ciśnieniu wygenerowanym w przez specjalistyczną pompę waterjeta jest tylko jego nośnikiem. Wobec tego nie do końca poprawnym merytorycznie jest mówienie o cięciu wodą w przypadku zastosowania garnetu, choć to określenie zostało zwyczajowo przyjęte. Czytaj więcej.

Garnet jest ekologiczny

Technologia waterjet jest nie tylko niesamowicie użyteczna, efektywna ekonomicznie i uniwersalna, ale także ekologiczna! Wbrew pozorom wcale nie używa wielkich ilości wody, nie narażając na jej bezzasadne marnowanie. Garnet wykorzystany w przypadku cięcia strugą hydro-ścierną zostaje osadzony w wannie maszyny do cięcia wodą, a następnie może być składowany i utylizowany jako zwyczajny odpad komunalny! Jest to szczególna zaleta maszyny waterjet – cena za wywóz odpadów nie będzie stanowiła wielkiego udziału w kosztach biznesu wykorzystującego cięcie wodą, a ponadto pozwoli mieć spokojną głowę bez obaw o środowisko! Cięcie wodą to także proces nie generujących toksycznych produktów ubocznych, jak na przykład gazów. Zastosowanie technologii abrazyjnego cięcia wodą jest także bezpieczne dla obrabianego materiału ponieważ odbywa się w relatywnie niskiej temperaturze – około 40 stopni Celsiusa.

Co można ciąć wodą i garnetem?

Abrazyjne cięcie wodą pozwala na przecinanie naprawdę twardych i grubych materiałów. Wśród przykładów wyróżnić można blachy ze stali konstrukcyjnej nierdzewnej, czy narzędziowej  lub też aluminium o grubości nawet 200 milimetrów. Co szczególnie istotne, precyzja abrazyjnego cięcia wodą przy wykorzystaniu maszyny waterjet jest wciąż bardzo wysoka! Na tym tle maszyny do cięcia wodą wypadają znacznie lepiej niż lasery czy plazmy. Metoda cięcia strumieniem wodnym doskonale nadaje się do obrabiania stali, metali kolorowych i  polimerów. Detale nie są narażone na wpływy termiczne jak w przypadku plazmy. Wyprodukowane  w ten sposób komponenty są odporne na odkształcenia. W związku z tym często cięte wodą są  elementy wyposażenia oraz konstrukcyjne samolotów, jachtów, samochodów, gdzie liczy się  bezpieczeństwo i jakość.

Cięcie wodą to tak naprawdę przyspieszony i kontrolowany proces erozji. Czysta woda, bez dodatku garnetu wykorzystywana jest w przypadku miękkich materiałów, takich jak na przykład guma, czy artykuły spożywcze. Jednak to właśnie w abrazyjnym cięciu wodą tkwi cała „magia” wykorzystania maszyny do cięcia wodą.

Proces abrazyjnego cięcia wodą jest możliwy dzięki zastosowaniu odpowiedniej głowicy tnącej maszyny waterjet. To właśnie do niej trafia woda o ciśnieniu około 4000 barów wygenerowana w pompie ultra wysokiego ciśnienia. Pierwszym elementem głowicy tnącej maszyny waterjet jest tak zwana kryza. Jest to element maszyny do cięcia wodą, zawierający kamień szlachetny, np. diament bądź rubin, z przewierconym otworem o średnicy 0,25-0,36mm. Woda przechodząc przez ten element uzyskuje bardzo wysoką prędkość. Następnie woda trafia do elementu, dzięki któremu możliwe jest dopiero rozpoczęcie procesu abrazyjnej obróbki sensu stricte.  Tym elementem jest komora miksująca bądź mieszająca (ang. mixing chamber) gdzie woda łączy się z garnetem.

W dalszej części procesu abrazyjnego cięcia wodą mieszanka wody i ścierniwa trafia do dyszy miksującej (ang. nozzle). W tym elemencie głowicy tnącej waterjeta mieszanka wody i garnetu zostaje ustabilizowana i uformowana w strugę, która pozwala na przecięcie naprawdę twardych materiałów. To właśnie cięcie hydro-abrazyjne było kluczowe, dla upopularyzowania wykorzystania maszyny do cięcia wodą w wielu zakładach przemysłowych, niezależnie od lokalizacji czy skali działalności!

Garnet – właściwości

Garnet, zwany także granatem, to zbiorcza nazwa dla grupy minerałów z gromady powszechnie występujących na świecie krzemianów wyspowych. Nazywany jest granatem ze względu na podobieństwo kamieni do ziaren tego owocu. Garnet występuje w wielu kolorach, w tym czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, fioletowy, brązowy, niebieski, czarny, różowy i bezbarwny. Właściwości przepuszczania światła mogą kwalifikować, że garnet może wahać się od jakości przezroczystych próbek do nieprzezroczystych odmian wykorzystywanych do celów przemysłowych oraz ściernych. Połysk minerału jest zakwalifikowany jako szklisty (jak szkło) lub żywiczny (jak bursztyn).

Ponieważ skład chemiczny jest różny w przypadku konkretnych odmian garnetu, wiązania atomowe w niektórych gatunków są silniejsze niż w innych. W wyniku tego, garnet pokazuje zakres twardości w skali Mohsa około 6,5 do 7,5. Pod nazwą garnet kryje się kilkanaście kamieni o nieznacznie zróżnicowanym składzie chemicznym. Wśród garnetu wyróżnia się, ze względu na ich skład chemiczny następujące grupy minerałów: żelazowe, chromowe, glinowe, wanadowe, wapniowe, magnezowe, czy też cyrkonowe.

Garnet występuje w skałach metamorficznych takich jak gnejsy, czy łupki mikowe, ale także skałach magmowych lub ciężkich skałach osadowych takie jak arkozy czy piaskowce. Największe występowanie garnetu to:

– RPA – gdzie garnet stanowi produkt odpadowy przy wydobyciu diamentów;

– Czechy;

– Indie;

– Norwegia;

– Madagaskar;

– USA

– Południe Polski: województwo dolnośląskie.

Garnet służacy do zastosowań przemysłowych, jest wydobywany a następnie kruszony. Ze względu na wielkość ziaren, różne jest także zastosowanie garnetu w przemyśle. Garnet jako piasek składający się z elementów, które są większe niż 60 mesh (250 mikrometrów) jest zazwyczaj wykorzystywany w procesach piaskowania. Garnet, który składa się z ziaren o wielkości w przedziale między 60 mesh (250 mikrometrów) i 200 mesh (74 mikrometrów) jest zwykle używane do abrazyjnego cięcia wodą za pomocą specjalistycznych maszyn waterjet. Pozostałe fragmenty garnetu, które są drobniejsze niż 200 mesh (74 mikrometrów ) służą na przykład do polerowania.