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4. 대형 표본들의 절단 (Sawing Large Specimens) 


대형 표본들은 여러 방법들에 의해서 잘라질 수 있는데, 그 다수를 아래에 상세히 기술한다. 원형 금속원판은 명확한 이유들로 인해서 그 크기에 제한을 갖는다. 일반적으로, 다이어먼드 절단기들은 직경 약 24 인치(60.96 cm)이상으로 만들지 않는데, 원판이 잘라낼 수 있는 크기는 고정대(retaining collar)에 의해서 직경 약 10 인치(25.4 cm)로 제한된다.

대형암석들을 절단하기 위하여 맞춤제작된 36 인치(91.44 cm)의 대형 절단기

대형 머드 절단기들

저속에서 작동되고, 너무 센 압력이 적용되지 않는다면, 직경이 아주 큰 머드(mud) 절단기들을 사용할 수 있다. Arizona와 그 밖의 여러 장소들에서 대형 규화목(petrified wood) 절편(section)들이 머드절단기에 의해서 잘라지고 있다. 직경 약 50 에서 60 인치(127 에서 152.4 cm)의 톱날들이 사용되고 있으며, 적절하게 사용한다면, 적당하게 좋은 결과를 나타내고 있는 것같다. 50 인치(127 cm) 대형 원판의 톱날 두께는 12 인치(30.48 cm)의 톱날 두께의 2 또는 3 배 이상으로 두꺼울 필요는 없다.

직경이 30 인치(76.2 cm) 이상인 머드 절단기 톱날들의 주요 단점들은 옆으로 쏠리는 현상(tendency to travel sideways)을 나타내는 것이며, 원판이 대형절편(section)을 통과하기 위해서는 당연히 적지 않은 동력이 필요하다. 쏠림 현상은 원판에 대한 작업물의 압력을 적당하게 가하면 크게 해소할 수 있다.


대형 암석 절단용의 자제(homemade)의 진동식 머드 절단기의 개략도

위의 진동식 머드 절단기의 사진. 이 기계는 뼈대가 모두 나무로 된 자제이다. 톱날은 얇은 강철판으로 만들었다. 대형 암석들을 절단하기 위하여, 여러 애호가들이 이 디자인을 변형하여 만들었다.

대형표본용 띠 절단기(Band sawing large specimens)

직경 20 에서 30 인치(50.8 에서 76.2 cm)이상의 표본들에 대해서는 원형의 원판이외의 다른 수단이 나타난다. 목제산업에서 사용되고 있는 띠 절단기(band saw)를 아주 단단한 광물들의 대형절편들을 다루는 데에 채택할 수 있는데, 이러한 종류의 절단기들은 미국 국립박물관과 Harvard 대학교를 포함한 연구소들에서 운영되고 있다.

사용되는 장비는, 대형 단면을 수용하기 위한 여유를 주기 위하여 나타나는 변화들을 제외하곤, 목제용 띠 절단기들의 일반배치와 동일하다. 일부 대형 목제용 절단기들은 두 개의 구동 휠(wheel)들 사이에 36 인치(91.44 cm) 이상의 여유를 갖고 있다. 이 장비의 장점들 중의 하나는 무한 길이와 폭의 절편들을 다룰 수 있다는 것이다. 작업물이 구동 휠들 사이를 통과할 수 있도록 단지 한 방향의 직경만 고려하면 된다.

상업적으로 제작된 견인절단기(drag saw)로, 산적의 연마입자들과 연철 톱날을 사용하는데, 3 에서 4 피트(0.9144 에서 1.2192 m)의 암석들을 절단한다.

목제용 띠 절단기를 단단한 광물 또는 암석 절편들의 절단에 활용하기 위해서는 확실히 수많은 변화들이 필요하다. 톱니로 된 강철 톱날들은 광물들을 절편하는 데에 사용할 수 없다. 톱니가 없는 특수한 절단기 톱날들이 사용된다. 이것들은 제조업체로부터 직접적으로 구할 수 있으며 단순히 반-강철(semi-steel)의 얇은 띠일 수 있다. 처음에 목제절단에 사용되는 정규의 톱날이 연강(mild steel)의 얇은 띠로 만들어졌는데, 톱니들이 떨어져 나가서 절단기를 더욱 경화시켰다. 톱니절단 이전에 등장했던 톱날이 보석세공 목적에 적당한 띠의 형태이다.

띠 절단기에 사용된 톱날들은 또한 적당한 두께의 들것용 금속판으로도 만들 수 있다. 띠는 대략 2 인치(5.08 cm)의 폭을 지녔으며 끝 단을 비스듬히 자른 뒤에 용접하거나 납땜하였다. 이러한 종류의 톱날은 오랫동안 사용할 수 있으며 생각만큼 빠르게 마모되지도 않을 것이다. 톱날이 폭 0.5 인치(1.27 cm)미만으로 마모되면, 끊어질 우려가 있으므로, 폐기하여야 한다.

홈들 안에서 작동되는 좁은 톱날들을 사용하는 목제용 띠 절단기들은 좁은 관성바퀴(flywheel)들이 부착되어 있다. 이 관성바퀴들은 원주보다 넓게 만들거나 보다 큰 것으로 바꾸어야 한다. 2 개의 넓은 관성바퀴들을 사용하면, 절단기 톱날이 관성바퀴로부터 빠져 나오려는 경향을 나타내지 않게 될 것이다. Ninninger Laboratories는 철 운석(鐵隕石, iron meteorite)들과 대형 나무의 규화목(petrified wood)를 잘라내기 위하여 목제용 대형 띠 절단기를 사용하였다. 장비의 주요변경들은 (1) 2 개의 대형 관성바퀴들의 교체 (2) 위에서 언급한 바와 같이 폭 2 인치(5.08 cm) 톱날의 적용 (3) 작동속도의 변화 뿐이었다.

20 인치(50.8 cm)판용 절단기

Ninninger 절단기는 보호덮개가 없는데, 절단기가 적절한 속도로 작동되고, 연마입자(abrasive grit)를 절단부 상부로 공급하면, 튀지 않는다는 것을 알았다. 연마입자 혼합물은 작업대의 아래에 있는 용기에 모아져, 여러 차례 다시 사용되었다. 관성바퀴들 주위에 일부의 보호덮개를 설치했어야 했는데, 연마입자가 튀는 것을 고려한 것이 아니라, 톱날의 파손으로부터 작업자를 보호하기 위한 것이었다. 작업물은 수작업장치에 의해서 톱날로 보내지거나, 절단기 이송대로 작업물을 고정하여 톱날로 자동적으로 보내질 수 있다. 띠 절단기의 장점들 중의 하나는 연마입자가 절단부 상부로 공급되며 톱은 작업물의 아래방향으로 작동되므로써 절단부에 많은 연만입자들이 공급된다는 것이다. 게다가, 톱날은 얇고 좁아서 대형 톱날에 커다란 마찰표면을 만들지 않는다는 것이다. 톱날이 옆으로 쏠리는 경향을 나타내거나 관성바퀴들로부터 힘을 받을 수 있으므로, 너무 많은 압력을 가해서는 안된다. 일부 형태의 장비들에서는 톱날이 정확한 위치에 있도록 2 개의 강철 굴림대(steel roller)들로 이루어진 유도장치를 톱날이 통과한다. 머드 절단기에서 기술한 바와 같은 똑같은 연마혼합물이 띠 절단기에 사용된다.

두께 (Thickness)

B & S Gauge
(Brown & Sharpe)

인치

mm

8

0.129

3.26

10

0.102

2.59

12

0.081

2.05

14

0.064

1.62

16

0.050

1.29

18

0.040

1.02

20

0.032

0.810

22

0.025

0.642

24

0.020

0.510

26

0.016

0.404

28

0.013

0.320

30

0.010

0.254

일반적으로, 띠 절단기 형태의 장비는 직경 12 인치(30.48 cm)이상의 단단한 재료들의 대형괴상들을 잘라내는 데에 있어서 가장 만족스러운 것의 하나이다. 톱날은 놀라울 정도 빠르게 자동되며 거의 마모되지 않을 것이다. 절단이 시작되고 작업물에 연마입자가 공급되면, 거의 주의를 기울이지 않아도 절단기는 계속 자동으로 작동될 것이다. 직경 36 인치(91.44 cm)의 톱날을 지닌 띠 절단기들은 약 100 rpm으로 작동되어야 한다. 1½ 에서 2 인치(3.81 에서 5.08 cm)의 폭을 지닌 톱날은 두께가 18 B.S. gauge(1.02 mm) 이어야 할 것이다.

절단용 톱날들(Cut-off Wheels)

재료들을 잘라내는 데에는 실리컨 카바이드(silicon carbide)의 절단용 톱날들 또는 절단기들을 사용할 수 있다. 이 형태의 절단기들은 일반적으로 합성수지 또는 고무 접착이다. 이들은 7 이하의 경도(hardness)를 지닌 재료들에 최고의 성능을 나타낸다. 실리컨 카바이드로 만들어진 절단용 톱날들은 암석들과 광물들의 미세한 작업물을 잘라내는 데에 널리 사용되는데, 여기서 우리는 아주 작은 조각들을 작업하므로 엷은 톱날을 사용할 수 있다.

절단용 톱날들은 머드 또는 다이어먼드 절단기들보다 훨씬 빠른 표면 속도로 운전된다. 만약에 대형 조각들을 잘라 낸다면, 물 또는 어떤 냉각제를 사용하여야 한다. 절단기는 파손을 대비하여 잘 보호되어야 한다. 일부 보석재료들의 작은 조각들을 작업할 때, 재절단 작업에는 절단용 절단기들이 유용하다.

다이어먼드 톱날들과 함께 사용되는 제재용 톱 형태의 이송대의 상세. 이것은 판용 절단기들에 사용되는 가장 보편적인 형태의 이송대이다. 이러한 그리고 다른 형태의 절단기들의 자작용품(do-it-yourself kit)들을 여러 제조업체들로부터 구입할 수 있다. 용품들은 일반적으로 연마 축도 역시 포함하고 있다.

 4. 대형 표본들의 절단 (Sawing Large Specimens)

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