CN114346322B - 一种双金属带锯条的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双金属带锯条的制备工艺，通过对锯背材料处理，激光焊接复合锯齿与锯背，然后进行球化退火处理、扎平矫直、铣齿、分齿、淬火、回火、喷砂处理、防锈处理、根带对焊、焊接口打磨等处理后得到双金属带锯条。与现有技术相比，本双金属带锯条的制备工艺优化改良了热处理工艺，使用同一台炉分区加热使带锯条在淬火时的升温曲线合理，通过淬火和回火工艺使锯齿得到回火马氏体和颗粒碳化物，锯背为马氏体、索氏体、少量珠光体和及残余奥氏体，使带锯条的综合性能在高速切削时的使用寿命得到极大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种带锯条加工设备，特别是涉及一种双金属带锯条的制备工艺。
背景技术
锯切系统是由一条坚韧、利齿的锯条张紧在一个框架里构成，用于切割金属、其他有型材料等。
双金属带锯条,由锯齿和锯背构成,主要用于切割各种金属材料, 是当今世界上先进、能效较高、使用最多的切割工具之一。双金属带锯条的齿尖材料为高速钢或其他高性能钢材,背部材料(锯背材料)是高合金弹簧钢，它是由高速钢和合金弹簧钢经真空电子束(二氧化碳或光纤激光焊机)焊接后,再经过一系列冷、热加工工序制造而成。双金属带锯条用途广泛,可与任何类型的带锯床配套使用,适用于几乎所有材质、各种截面的的金属连续锯切,如:结构钢、合金钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、铝合金、模具钢等,在机械制造、冶金、化工、军工等行业广泛应用。与传统的圆盘锯和弓形锯相比较而言,双金属带锯条具有适应性强、能承受巨大张力、切削效率高等诸多优点。
传统的带锯条热处理工艺是将锯带在线淬火后收成卷，然后通过井式回火炉，采用经典的高速钢回火工艺进行三次回火，每次时间约1-2h。由于带锯条呈卷状置于井式回火炉中，长时间加热容易产生永久的卷曲变形，通常需要在第一次和第二次回火之间，增加一次与卷曲方向相反的重绕以减小变形，回火需要反复加热、保温和降温。这种热处理方式不仅操作繁琐，而且效率度、能耗高，带锯条的稳定性差，综合性能低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种双金属带锯条的制备工艺，热处理工艺简单，得到的双金属带锯条具有硬度高、带体疲劳性能更好、高速切削寿命更长的特点。
为实现上述目的，本发明提供了一种双金属带锯条的制备工艺，包括如下步骤：锯背材料处理→激光焊接→球化退火→调平矫直→铣齿与分齿→热处理→喷砂防锈→根带对焊→焊接口打磨；
所述球化退火步骤，将激光焊接后的锯带盘放入退火炉以170~200℃/h的加热速率加热到820~850℃后，保温6~8h，以50~70℃/h的降温速率降温到580~620℃后进行空冷；
所述热处理步骤，采用线上热处理工艺，先使用弱碱溶液高压喷洗带锯条并烘干后，在加热炉内依次在900℃加热区加热50~55s，1000℃加热区加热40~45s，1100℃加热区加热20~25s，1150℃加热区加热10~15s，1200℃加热区加热50~55s后，70~110℃下油冷20~25s，550~570℃下去应力回火2~2.5min，560~600℃下回火120min~150min。
进一步的，所述锯背材料处理步骤，利用削边加工机对锯背材料削边加工至焊接面及背边光滑、尺寸一致，无肌瘤、明显波纹缺陷,表面无拉伤、挤压。
进一步的，所述激光焊接步骤，将锯齿材料与锯背材料利用激光焊接机进行焊接复合，焊接时采用的保护气体为氮气，焊接室内温度保持20-25℃，焊接时的线速度15-20m/min，焊接后卷双金属带锯条成盘。
进一步的，所述调平矫直步骤，使用二辊轧机对金属带锯条进行平整处理，调平矫直，定长分卷后得到适合后续加工的盘带。
进一步的，所述铣齿与分齿步骤，将所述盘带中焊接有锯齿材料的一侧使用数控铣齿机和专用铣刀按照铣齿工艺要求进行铣齿加工，然后利用自动分齿机按照工艺要求进行分齿处理，铣齿速度120m~150m/h，分齿速度6m~10m/min。
进一步的，所述喷砂防锈步骤，喷砂材料采用棕刚玉，砂砾目数40-60，喷砂气压0.4-0.45MPa，防锈油采用水溶性防锈油，油水比例为1:9，喷淋后进行烘干。
进一步的，在所述激光焊接步骤中，激光焊接前，先对锯齿材料和锯背材料进行超声波清洗。
进一步的，所述锯背材料为B318钢带或X32钢带，锯齿材料为M42高速钢或M51高速钢，热处理后的锯齿硬度为69~70HRC，锯背硬度49~53HRC，焊缝硬度560~600HV。
与现有技术相比，本发明通过锯背材料处理保证了锯背材料在下一步骤焊接时不会因为存在表面缺陷，而致使焊接出现问题，通过大量实验合理设置了焊接时的温度和焊接速度，使锯齿材料和锯背材料焊接精密，经过球化退火保证了焊缝强度适中，通过优化热处理步骤，首先进行分段加热保温，分段加热使带锯条的升温曲线合理，保证了后续的整个热处理工艺发挥最大效果，后续的油冷、退火和回火工艺使带锯条的齿部组织为回火马氏体和颗粒碳化物,背部组织为回火马氏体和残余奥氏体，使带锯条的硬度和高速切削时的使用寿命都得到提高。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
本发明公开了一种双金属带锯条的制备工艺，包括如下步骤：锯背材料处理-激光焊接-球化退火-调平矫直-铣齿与分齿-热处理-辊轧矫直-喷砂防锈-根带对焊-焊接口打磨；
所述球化退火步骤，将激光焊接后的锯带盘放入退火炉以170~200℃/h的加热速率加热到820~850℃后，保温6~8h，以50~70℃/h的降温速率降温到580~620℃后进行空冷；
所述热处理步骤，采用线上热处理工艺，先使用弱碱溶液高压喷洗带锯条并烘干后，在加热炉内依次在900℃加热区加热50~55s，1000℃加热区加热40~45s，1100℃加热区加热20~25s，1150℃加热区加热10~15s，1200℃加热区加热50~55s后，70~110℃下油冷20~25s，550~570℃下去应力回火2~2.5min，560~600℃下回火120min~150min。
进一步的，所述锯背材料处理步骤，利用削边加工机对锯背材料削边加工至焊接面及背边光滑、尺寸一致，无肌瘤、明显波纹缺陷,表面无拉伤、挤压。
进一步的，所述激光焊接步骤，将锯齿材料与锯背材料利用激光焊接机进行焊接复合，焊接时采用的保护气体为氮气，焊接室内温度保持20-25℃，焊接时的线速度15-20m/min，焊接后卷双金属带锯条成盘。
进一步的，所述调平矫直步骤，使用二辊轧机对金属带锯条进行平整处理，调平矫直，定长分卷后得到适合后续加工的盘带。
进一步的，所述铣齿与分齿步骤，将所述盘带中焊接有锯齿材料的一侧使用数控铣齿机和专用铣刀按照铣齿工艺要求进行铣齿加工，然后利用自动分齿机按照工艺要求进行分齿处理，铣齿速度120m~150m/h，分齿速度6m~10m/min。
进一步的，所述喷砂防锈步骤，喷砂材料采用棕刚玉，砂砾目数40-60，喷砂气压0.4-0.45MPa，防锈油采用水溶性防锈油，油水比例为1:9，喷淋后进行烘干。
进一步的，在所述激光焊接步骤中，激光焊接前，先对锯齿材料和锯背材料进行超声波清洗。
进一步的，所述锯背材料为B318钢带或X32钢带，锯齿材料为M42高速钢或M51高速钢，热处理后的锯齿硬度为69~70HRC，锯背硬度49~53HRC，焊缝硬度560~600HV。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
步骤1：选材，锯齿材料为M51高速钢，锯背材料为B318钢带。
步骤2：锯背材料处理，利用削边加工机对锯背材料削边加工至焊接面及背边光滑、尺寸一致,无肌瘤、明显波纹缺陷,表面无拉伤、挤压，保证粗糙度≤2.0 ，直线度2米以内≤1mm，扭曲≤3°，平整度≤带体宽度0.1%，S弯≤0.05mm。
步骤3：激光焊接，对锯齿材料与锯背材料进行超声波清洗，将锯齿材料与锯背材料利用激光焊接机进行焊接复合，激光焊接机的焊接方向由上至下，上焊缝宽度等于带体厚度的50%，下焊缝宽度为0.15mm；焊接时采用的保护气体为氮气，激光器功率1.5KW，焊接室内温度保持20℃；焊接时的线速度15m/min，焊接后卷双金属带锯条成盘。
步骤4：球化退火，将放入退火炉以170~200℃/h的加热速率将带锯条加热到850℃后，保温8h，以70℃/h的降温速率降温到620℃后，进行空冷。
步骤5：调平矫直，利用调平校直机调平校直，平整带材，消除镰刀弯、龟背、波形弯缺陷，加工后带材厚度的尺寸公差应满足工艺规定要求，刀弯控制在25mm/6m的带材表面不得有明显压痕、划伤。然后对带材反复挤压去应力，定长分卷后得到盘带。
步骤6：铣齿，将所述盘带中焊接有锯齿材料的一侧使用数控铣齿机和专用铣刀进行铣齿加工，铣齿速度120m/h，铣齿后清洗烘干。
步骤7：分齿，使用分齿机对带锯条分齿，分齿量0.35mm，分齿速度6m/min。
步骤8：弱碱清洗，使用弱碱溶液清洗带锯条表面油污并烘干。
步骤9：采用线上热处理工艺，在加热炉内依次在900℃加热区加热55s，1000℃加热区加热45s，1100℃加热区加热25s，1150℃加热区加热15s，1200℃加热区加热55s后，110℃下油冷25s，570℃下去应力回火2.5min，600℃下回火150min。
步骤10：滚轧校直，消除带体刀弯。锯条刀弯应在标准范围25mm/6m之内,根据刀弯大小调节轧制力,避免重复轧制。
步骤11： 喷砂，砂砾采用棕刚玉，砂砾目数45，喷砂气压0.4MPa。
步骤12：防锈处理，防锈油采用水溶性防锈油，油水比例为1:9，防锈后烘干。
步骤13：根带对焊，将成盘的双金属带锯条裁剪成一定长度，然后将每根锯条的两侧焊接至一起，并将焊口退火、喷砂，最后形成一圈锯条根带，这样的根带可以马上安装至锯床上使用。
步骤14：焊口打磨。
与现有技术的带锯条进行切削寿命试验,各选用20根带锯条，对20#钢进行切削寿命试验，试验结果表明，使用本发明制备工艺得到的双金属带锯条在70m/min的锯带速度，80cm2/min的切削率切削时，其使用寿命是现有技术的带锯条使用寿命的1.9倍，在50m/min的锯带速度，70cm2/min的切削率切削时，其使用寿命是现有技术带锯条使用寿命的1.5倍。本实施例制得的双金属带锯条在高切削率和高锯带速度切削时，其使用寿命得到了显著提高。
实施例2
步骤1：选材，锯齿材料为M42高速钢，锯背材料为X32钢带。
步骤2：锯背材料处理，利用削边加工机对锯背材料削边加工至焊接面及背边光滑、尺寸一致,无肌瘤、明显波纹缺陷，表面无拉伤、挤压，保证粗糙度≤2.0 ，直线度2米以内≤1mm，扭曲≤3°，平整度≤带体宽度0.1%，S弯≤0.05mm。
步骤3：激光焊接，对锯齿材料与锯背材料进行超声波清洗，将锯齿材料与锯背材料利用激光焊接机进行焊接复合，激光焊接机的焊接方向由上至下，上焊缝宽度等于带体厚度的50%，下焊缝宽度为0.15mm；焊接时采用的保护气体为氮气，激光器功率1.5KW，焊接室内温度保持20℃；焊接时的线速度15m/min，焊接后卷双金属带锯条成盘。
步骤4：球化退火，将放入退火炉以180℃/h的加热速率将带锯条加热到830℃后，保温7h，以60℃/h的降温速率降温到590℃后，进行空冷。
步骤5：调平矫直，利用调平校直机调平校直，平整带材，消除镰刀弯、龟背、波形弯缺陷，加工后带材厚度的尺寸公差应满足工艺规定要求，刀弯控制在25mm/6m的带材表面不得有明显压痕、划伤。然后对带材反复挤压去应力，定长分卷后得到盘带。
步骤6：铣齿，将所述盘带中焊接有锯齿材料的一侧使用数控铣齿机和专用铣刀进行铣齿加工，铣齿速度120m/h，铣齿后清洗烘干。
步骤7：分齿，使用分齿机对带锯条分齿，分齿量0.3mm，分齿速度6m/min。
步骤8：弱碱清洗，使用弱碱溶液清洗带锯条表面油污并烘干。
步骤9：采用线上热处理工艺，先使用弱碱溶液高压喷洗带锯条并烘干后，在加热炉内依次在900℃加热区加热52s，1000℃加热区加热42s，1100℃加热区加热23s，1150℃加热区加热11s，1200℃加热区加热50s后，80℃下油冷24s，560℃下去应力回火2min，580℃下回火140min。
步骤10：滚轧校直，消除带体刀弯。锯条刀弯应在标准范围25mm/6m之内,根据刀弯大小调节轧制力,避免重复轧制。
步骤11： 喷砂，砂砾采用棕刚玉，砂砾目数50，喷砂气压0.45MPa。
步骤12：防锈处理，防锈油采用水溶性防锈油，油水比例为1:9，防锈后烘干。
步骤13：根带对焊，将成盘的双金属带锯条裁剪成一定长度，然后将每根锯条的两侧焊接至一起，并将焊口退火、喷砂，最后形成一圈锯条根带，这样的根带可以马上安装至锯床上使用。
步骤14：焊口打磨。
与现有技术的带锯条进行切削寿命试验,各选用20根带锯条，对45#钢进行切削寿命试验，试验结果表明，使用本发明制备工艺得到的双金属带锯条在70m/min的锯带速度，70cm2/min的切削率切削时，其使用寿命是现有技术的带锯条使用寿命的1.6倍，在50m/min的锯带速度，60cm2/min的切削率切削时，其使用寿命是现有技术带锯条使用寿命的1.4倍。本实施例制得的双金属带锯条在高切削率和高锯带速度切削时，其使用寿命得到了显著提高。
实施例3
步骤1：选材，锯齿材料为M42高速钢，锯背材料为B318钢带。
步骤2：锯背材料处理，利用削边加工机对锯背材料削边加工至焊接面及背边光滑、尺寸一致，无肌瘤、明显波纹，缺陷，表面无拉伤、挤压，，保证粗糙度≤2.0 ，直线度2米以内≤1mm，扭曲≤3°，平整度≤带体宽度0.1%，S弯≤0.05mm。
步骤3：激光焊接，对锯齿材料与锯背材料进行超声波清洗，将锯齿材料与锯背材料利用激光焊接机进行焊接复合，激光焊接机的焊接方向由上至下，上焊缝宽度等于带体厚度的50%，下焊缝宽度为0.15mm；焊接时采用的保护气体为氮气，激光器功率1.5KW，焊接室内温度保持23℃；焊接时的线速度15m/min，焊接后卷双金属带锯条成盘。
步骤4：球化退火，将放入退火炉以170℃/h的加热速率将带锯条加热到820℃后，保温6h，以50℃/h的降温速率降温到580℃后，进行空冷。
步骤5：调平矫直，利用调平校直机调平校直，平整带材，消除镰刀弯、龟背、波形弯，缺陷，加工后带材厚度的尺寸公差应满足工艺规定要求，刀弯控制在25mm/6m的带材表面不得有明显压痕、划伤。然后对带材反复挤压去应力，定长分卷后得到盘带。
步骤6：铣齿，将所述盘带中焊接有锯齿材料的一侧使用数控铣齿机和专用铣刀进行铣齿加工，铣齿速度120m/h，铣齿后清洗烘干。
步骤7：分齿，使用分齿机对带锯条分齿，分齿量0.4mm，分齿速度6m/min。
步骤8：弱碱清洗，使用弱碱溶液清洗带锯条表面油污并烘干。
步骤9：采用线上热处理工艺，先使用弱碱溶液高压喷洗带锯条并烘干后，在加热炉内依次在900℃加热区加热50s，1000℃加热区加热40s，1100℃加热区加热20s，1150℃加热区加热10s，1200℃加热区加热50s后，70℃下油冷20s，550℃下去应力回火2min，560℃下回火120min。
步骤10：滚轧校直，消除带体刀弯。锯条刀弯应在标准范围25mm/6m之内,根据刀弯大小调节轧制力,避免重复轧制。
步骤11： 喷砂，砂砾采用棕刚玉，砂砾目数55，喷砂气压0.45MPa。
步骤12：防锈处理，防锈油采用水溶性防锈油，油水比例为1:9，防锈后烘干。
步骤13：根带对焊，将成盘的双金属带锯条裁剪成一定长度，然后将每根锯条的两侧焊接至一起，并将焊口退火、喷砂，最后形成一圈锯条根带，这样的根带可以马上安装至锯床上使用。
步骤14：焊口打磨。
与现有技术的带锯条进行切削寿命试验,各选用20根带锯条，对Q235钢进行切削寿命试验，试验结果表明，使用本发明制备工艺得到的双金属带锯条在75m/min的锯带速度，80cm2/min的切削率切削时，其使用寿命是现有技术的带锯条使用寿命的1.85倍，在55m/min的锯带速度，70cm2/min的切削率切削时，其使用寿命是现有技术带锯条使用寿命的1.7倍。本实施例制得的双金属带锯条在高切削率和高锯带速度切削时，其使用寿命得到了显著提高。
以上所述，仅为本发明优选的实施例，但本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种双金属带锯条的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：锯背材料处理→激光焊接→球化退火→调平矫直→铣齿与分齿→热处理→喷砂防锈→根带对焊→焊接口打磨；
所述激光焊接步骤，将锯齿材料与锯背材料利用激光焊接机进行焊接复合，焊接时采用的保护气体为氮气，焊接室内温度保持20-25℃，焊接时的线速度15-20m/min，焊接后卷双金属复合带条成盘；
所述球化退火步骤，将激光焊接后的锯带盘放入退火炉以170~200℃/h的加热速率加热到820~850℃后，保温6~8h，以50~70℃/h的降温速率降温到580~620℃后进行空冷；
所述热处理步骤，采用线上热处理工艺，先使用弱碱溶液高压喷洗带锯条并烘干后，在加热炉内依次在900℃加热区加热50~55s，1000℃加热区加热40~45s，1100℃加热区加热20~25s，1150℃加热区加热10~15s，1200℃加热区加热50~55s后，70~110℃下油冷20~25s，550~570℃下去应力回火2~2.5min，560~600℃下回火120min~150min；
所述锯背材料为B318钢带或X32钢带，锯齿材料为M42高速钢或M51高速钢，热处理后的锯齿硬度为69~70HRC，锯背硬度49~53HRC，焊缝硬度560~600HV。
2.根据权利要求1所述的双金属带锯条的制备工艺，其特征在于，所述锯背材料处理步骤，利用削边加工机对锯背材料削边加工至焊接面及背边光滑、尺寸一致，无肌瘤、明显波纹缺陷，表面无拉伤、挤压。
3.根据权利要求1所述的双金属带锯条的制备工艺，其特征在于，所述调平矫直步骤，使用二辊轧机对双金属复合带条进行平整处理，调平矫直，定长分卷后得到适合后续加工的盘带。
4.根据权利要求3所述的双金属带锯条的制备工艺，其特征在于，所述铣齿与分齿步骤，将所述盘带中焊接有锯齿材料的一侧使用数控铣齿机和专用铣刀按照铣齿工艺要求进行铣齿加工，利用自动分齿机按照工艺要求进行分齿处理，铣齿速度120m~150m/h，分齿速度6m~10m/min。
5.根据权利要求1所述的双金属带锯条的制备工艺，其特征在于，所述喷砂防锈步骤，喷砂材料采用棕刚玉，砂砾目数40-60，喷砂气压0.4-0.45MPa，防锈油采用水溶性防锈油，油水比例为1:9，喷淋后进行烘干。
6.根据权利要求1所述的双金属带锯条的制备工艺，其特征在于，在所述激光焊接步骤中，激光焊接前，先对锯齿材料和锯背材料进行超声波清洗。
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