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帶鋸床設備運行加工鋸切熱的產生和傳導

時間:2020-08-15 00:29 點擊次數:

鋸切熱是帶鋸床鋸切過程中的重要物理現象之一。鋸切溫度能改變鋸齒前面上的摩擦系數,改變工件材料的性能,影響切屑的大小,影響已加工表面的質量,對帶鋸床鋸齒的磨損和耐用度以及生產率等都有影響。

帶鋸床設備運行加工鋸切熱的產生和傳導

帶鋸床鋸切時所消耗的能量,除了1%-2%用以形成新表面和以晶格扭曲等形式形成潛藏能量外,有98%-99%轉換為熱能。因此可以近似地認為鋸切時所消耗的能量全部轉換為熱。被鋸切金屬在刀具作用下產生塑性變形是鋸切力的一個重要來源。大量的熱能使鋸切區的溫度升高,直接影響刀具的磨損和使用壽命,并影響工件的加工精度和表面質量。因此,研究鋸切熱和鋸切溫度的產生和變化規律,對提高帶鋸條的使用壽命有重要意義。

在帶鋸床鋸齒的鋸切作用下,鋸切層金屬發生彈性和塑性變形而做功(Q變)是鋸切熱的主要來源。同時,切屑與鋸齒前面、工件與鋸齒后面的摩擦也產生大量的熱(Q摩)。因此,鋸切時共有三個熱源產生區域:剪切面、切屑和鋸齒前面接觸區域、鋸齒后面和鋸切表面的接觸區,如圖1所示。三個熱源產生的總鋸切熱Q分別傳入切屑中(Q屑)、鋸齒中(Q齒)、工件中(Q工)以及周圍介質中(Q介)。其產生與傳導的關系為

Q=Q變+Q摩=Q屑+Q刀+Q工+Q介

帶鋸床鋸切熱的產生與傳導

鋸切塑性材料時,變形和摩擦都比較大,所以發熱較多。鋸切速度提高時,因鋸切的變形系數下降,所以塑性變形產生的熱量百分比降低,而摩擦產生熱量的百分比增大。

如果忽略進給運動所消耗的功和鋸齒后面上的摩擦功,并假定主運動所做的功全部轉化為熱量,則單位時間內產生的鋸切熱Q為

鋸切熱可由切屑、工件以及周圍的介質傳導出去。影響熱傳導的主要因素是工件和鋸條的材料以及周圍介質的狀況。

如果工件的導熱系數較高,由切屑和工件傳導出去的熱量便較多,結果鋸切區溫度就較低,但整個工件溫度升高較快。例如,帶鋸床鋸切導熱系數較高的銅和鋁工件時,鋸切區溫度較低,所以鋸條的使用壽命較長;但工件溫升較快,由于熱脹冷縮,在室溫下檢測的尺寸往往和鋸切時測量的結果不符。如果材料的導熱系數較低,則鋸切熱不容易從切屑和工件傳導出去,鋸切區溫度就較高,帶鋸條磨損較快。例如,帶鋸床鋸切不銹鋼和鈦合金以及高溫合金時,由于它們的導熱系數較低,鋸切區溫度很高,一般雙金屬帶鋸條的鋸齒材料都是高速鋼,溫度在600-800°C的時候會出現淬火現象,導致鋸齒變鈍,磨損較快,需要加注充分的冷卻液冷卻。

采用冷卻較好的水溶劑鋸切液能有效降低鋸切溫度,采用噴霧冷卻法,使霧狀的鋸切液在鋸切區受熱后汽化,也能吸收大量的熱量。但是,由于帶鋸床的鋸切特點,噴霧冷卻法實現起來的難度較大,因此一般可采用直接向鋸切區域加注冷卻液的方法冷卻。

 


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