哈工大热处理原理与工艺大作业.docx

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1、木工圆锯片的热处理工艺摘要:本文从木工圆锯片的服役条件、失效形式、性能变求材料选择、整体加工工序、质量检测、缺陷分析及对策几个方面进行了具体的介绍及分析，设计出了等温淬火的热处理工艺，及传统淬火获得马氏体和残余奥氏体相比，它获得的下贝氏体组织具有较高的硬度和韧性、良好的弹性及能形的协作及抗网火稳定性，从而提高了圆锯片的运用性能和运用寿命。关键性：圆锯片：热处理工艺：等温淬火;下贝氏体Abs1.nict：Theserviceconditionspatternsof1.osingeffect,performancerequirement,matcria1.s-chsing.who1.eproces

2、singcraft,possib1.edefectandremediesandqua1.ityinspectionofcircu1.arsawwebhasbeenintroducedandana1.yzed.Theheattreatmenthasbeendesignedtonoton1.ymaketheworkpiecehavemoretoughness,buta1.soimprovethePerformanCeandoperation1.ife.Keywords:circu1.arsawweb;heattreatment：isoherna1.quenching;1.owbainite1.概述

3、1.1园锯片的定义圆锯片是用于切割固体材料的薄片圆形刀具的统称，由基体和刀头两部分组成,被广泛应用于石材，木材，金属材料及其合金的切割.圆据片的实物图和零件图如图1和图2所示。图1圆锯片实物图图2圆锯片零件图1. 2B1.卷片的分类按材质不同可以分为：用于石材切割的金刚石锯片；用于金属材料切割的高速钢据片（即HSS锯片，不镶嵌硬质合金刀头）：用于实木、家具、人造板、铝合金、铝型材、散热器、塑料、般钢等切割的硬质合金锯片：铐钢锯片：钺齿合金锯片等.按应用场合分为：铳刀锯片、机用锯片、手动锯片、金属专用锯片（铝业锯片，切铜锯片,不锈钢锯片等）、切管圆锯片、木用锯片、石材锯片、切亚克力锯片等。按表面

4、涂层分为:白钢锯片（本色）、氮化锯片（黑色）、镀钛锯片（金色）、氮化珞（彩色）等.按齿形分为左右齿（交替齿）、平齿、梯平齿（凹凸齿）、倒梯形齿（倒锥形齿）、燕尾齿（驼峰齿）、以及并不多见的工业级的三左一右、左右左右平齿等。各种齿形示意图如图3所示。左右齿运用最为广泛，切削速度快，修磨相对简洁.适用于开料和横锯各种软、硬实木型材和密度板、多层板、刨花板等.装有防反弹力爱护齿的左右齿即为燕尾齿，适用于纵向切割各种有树节的板材：带有负前角的左右齿锯片由于锯齿锋利、锯切质fit好,通常用于贴面板的锯切.平位CA*BmQ图3各种齿形示意图平齿锯口较粗糙，切削速度较慢,修磨最为简洁主要用丁一般木材的锯切,

5、成本较低，多用于直径较小的铝用锯片，以保持切削时削减枯连，或用于开槽锯片以保持槽底平整。梯平齿是梯形齿和平齿的组合，修磨比较困难，锯切时可削减贴面崩裂现象,适用于各种单双贴面人造板、防火板的锯切。铝用裾片为了防止粘连也多用梯平齿的齿数较多的锯片.倒梯齿常用于裁板锯底槽锯片中，在锯切双贴面的人造板时，槽锯调整厚度完成底面的开槽加工，再由主锯完成板材的锯切加工，以防止锯口出现崩边现象。综上所述，锯切实木、刨花板、中密板应选左右齿，能锋利地将木纤维组织切断，切口平滑;为J保持槽底平整的开槽.则用平齿齿形或者用左右平组合齿：锯切贴面板、防火板一般选择梯平齿，电脑开料锯由于锯切切率大，用的介金锯片直径和

6、厚度都比较大，直彳仝在35045Omm左右，厚度在4.04.8mm之间，多数采纳梯平密，以削减崩边、锯痕。2.服役条件、失效形式和性能要求2. 1.服役条件圆锯片的运动形式比较单调，但由于长时间高速旋转并受到振动和冲击作用，其服役条件般比较苛刻.我们将从受力特点和振动特性两个方面进行分析。1.1.1 受力特点：圆锯片在工作时，主要受到转动产生的离心应力、周期性工作和材料不匀称导致的冲击力、切削时受到的切削力、摩擦力及热应力的影响。离心力：圆锯片转动时，受到的离心力分布为：切向应力在中心孔边缘最大,锯片外税最小，且皆为拉应力：径向应力在中心孔边缘和锯片外缘为零，最大值大约在半径的1/3处,为拉应

7、力。冲击力：由于圆锯片是一种多刃刀具，在切削过程中刃部的线速度很高，而力部的受力是不连续的.刃部周期性受力，由零瞬间变更至最大，受到较大的冲击我荷并发生振动。圆裾片刃部的前刃面上的应力分布如图4所示。图4圆锯片刃部的前刃面上的应力分布图5阴切状态卜温度场分布除此之外，假如被锯切材料不匀称，硬度存在差异时，会导致圆锯片两侧受到大小不一的轴向冲击载荷。摩擦力：圆锯片工作时刃部及表面均会同被锯切材料产生猛烈摩擦作用。热应力：圆锯片在工作时，切削刃及被锯切材料之间、锯片及被锯切材料锯路表面之间均会产生拓烈摩擦而产生热.温度最高的区域在锯片的外边绿。木工圆锯片工作时及木材摩擦发热一般不超过25OC。图5

8、为裾切状态卜.温度场分布。切削力：在锯片的岛速切削过程当中,锯齿会受到锯切力的作用，这个力的大小往往及锯齿的结构参数、锯片的转速和被锯切材料等有美。不考虑冲击教荷时,圆锯片在高速网转切削时受离心力和切削力及不匀称温度场的综合因素影响，会在内部产生较大的应力。应力分布特点是：锯片外边缘处切向压应力最大,中心孔旁边切向拉应力最大：径向庖力皆为拉应力，在约半径二分之一处出现最大值；中心孔旁边及锯片外边缘径向应力值降为零。同时，沿径向温度梯度太高时,外边缘切向压应力值过大，将引起锯片失稔产生边缘压曲现象，从而导致锯切精度和加工表面质量降低，锯路损失增大,出材率降低,锯片磨损加剧,运用寿命缩短等一系列后

9、果”。2。1.2振动特性：圆锯片工作时会有连绵不断的振动，当圆锯片的转动速度接近或达到临界速度时，它就变得不稳定并呈蛇状运行,这是种共振现象.共振现象能使个较小的力引起较大的振动,导致锯片失稔变形。由于圆明片工作时受力条件困难、圆锯片本身直径及厚度比较大及紧固不劳等缘由,会产生比较困难的振动特性：通常认为主要包括:种振动形式，分别为：扭转振动、径向振动和横向振动。圆锯片以其中心线为轴心所做的往复扭转位移运动即为网钢片的扭转振动，周期性的切向反力是造成忸锯片扭转振动的主要缘由：国锯片沿其直径方向所做的伸缩振动即为圆明片的径向振动形式，锯齿冲击摩擦工件时所受到的径向反力是产生径向振动的主要缘由：圆

10、锯片基体沿转轴轴向所做往复位移振动即为其横向振动;对于大面积的薄板来说扭转刚度和径向刚度比其弯曲刚度要高，故横向振动对圆锯片的动态稳定性影响最为显著，横向振动会给圆锯片基体带来不同程度的轴向变形，K振动形式最能反映旋转圆锯片的振动特性。圆锯片工作的不稳定性是指锯片的横向振动,它影响木材的加工班员、使锯路宽度增大，增加r锯切阻力,消耗功率大：轴向分力和不I可的锯切参数都有可能使得圆裾片在锯切过程中产牛.横向振动，从而引起圆锯片的轴向变形，这也是锯片的主要失效形式之一。2.2 失效形式通过以上对服役条件的分析可知，木工圆锯片的主要失效形式为：连续切削及摩擦导致刃部及表面的磨损.冲击及振动导致弯曲变

11、形、开裂。2.3 性能要求为防止锯片失效破坏,应对其机械性能有如下要求：锯片有足够的抗弯强度，较高的屈服极限,保证受到正应力的做用卜不破坏。锯片有足够的韧性，以反抗工作过程中的振动和冲击，冲击韧性ak值高。锯片具有足够的硬度，硬度一般为HRC44-48,保证耐磨性，防止磨钝失效。工作时锯片刃部温度打到200IC以上，须要锯片刃部具备肯定热强度和红硬性。锯片有较嬴的疲惫强度.锯片应平整，削减横向变形量。3.圆锯片材料尺寸选择3 .1园锯片材料选择依据If1.I锯片的工作条件和技术要求，圆锯片材料的选择原则为：材料应当具有肯定的硬度和耐磨性、良好的弹性和塑形、淬透性，部分运用温度较高的圆锯片须要有

12、肯定的红硬性。选择的材料应当在热处理后能达到HRC44-48的硬度值。木工圆锯用材料：可选用的材如下：碳素工具钢，如T8,TIO.合金工具钢，如8MnSi,簿合金工具钢。弹簧钢,如65Mn,6OSi2Mn选择65Mn的税由：Mn元素可以提高钢的淬透性并降低脱碳倾向，可以在热处理后获得志向的硬度.另外，弹簧钢在淬火加中温回火后可以得到较好的弹性和塑性的协作，切削性能好，价格低廉。65钢和65Mn钢的TTT曲线如图6和图7所示，可以看出及65钢相比,Mn元素的加入是提高/钢的淬透性及强度，降低广钢的脱碳敏感性，并且使奥氏体区域扩大,奥氏体等温转变曲线右移，MS点下降，这样淬火后有较多的残留奥氏体，

13、有利于校直压平图.但它有过热敏感性，易产生淬火裂奴,并有同火脆性，故时拄处理工艺饯求特别严格.65Mn钢的化学成分如表1所示，力学性能参数如表2所示.临界点温度如表3所东。表165Mn钢锯旗的化学成分（质量分数）w（%）牌号化学成分（熔炼成分），%CSiMnPS65Mn0.640。680.20-0.28Oo901.100.0200.015表265Mn钢锯基的原材料硬度及力学性能硬度HRC。S/MPabMPa55(%)2124530-630735-85017-30表365Mn钢的临界点温度Ac1.c3Ar1.r3Ms726,C765,C689C741cC270C3.2园锯片规格选择CB/T2I6

14、80-20M1SO2935119741(tf)*外RD孔笈/H9*H1I/度S尺寸公差I234(Z80)230或601.21.62：.S31538或81.62工53.2(JSS)330或S1.(I2.53.2400士330或81.622.53.2表4GB/T21680-2008/IS02935：1974Ia锯片尺寸规格依据表4我们选择外径400un,内径60mm,厚度2。5mm作为最终加工尺寸。4 .整体加工工序综合考虑到基体材料性能、简化加工工序、提高生产效率及节约成本等问题，以提高产品质量为主要原则,最终确定选择如下冷热加工工序：下料-预备热处理（匀称化退火+完全退火遂粗加工（冲中心孔-校

15、平-冲齿）一热处理（等温淬火+中温回火）Y）精加工（粗校平一粗磨平面-孔加工一精磨平面-精校平）一去应力退火一涂油入库下料:运用剪床将原料热轧钢板加工成图片，留出加工余量：.颈备热处理:包括匀称化退火和扩散退火，后面我们会具体介绍。祖加工：首先运用压力机在圆形板料中心冲出定位孔.然后进行校平.此处的校平可以采纳手工锤击校平，也可运用校直机进行校平.接者在压力机上用冲齿模具冲出基体周边工作齿形，并用锯片磨齿机磨齿。热处理：包括等温淬火和中温回火，后面我们会具体介绍。精加工：运用校直机进行粗校直，然后用立轴磨床进行粗磨，对孔进行精加工，接着用卧轴磨床精磨平面，用锯片研磨机对齿形进行精磨，并运用校直机进行精校直。去应力退火：消退加工过程引起的残余应力，减小变形，防止开裂。涂油入库：将工件涂油,放入库中存放。5 .热处理工艺热处理设备：130KW箱式