RU2333971C2 - Method of saw strengthening - Google Patents

Method of saw strengthening Download PDF

Info

Publication number
RU2333971C2
RU2333971C2 RU2006107054/02A RU2006107054A RU2333971C2 RU 2333971 C2 RU2333971 C2 RU 2333971C2 RU 2006107054/02 A RU2006107054/02 A RU 2006107054/02A RU 2006107054 A RU2006107054 A RU 2006107054A RU 2333971 C2 RU2333971 C2 RU 2333971C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
saw
strip
teeth
tooth
heating
Prior art date
Application number
RU2006107054/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006107054A (en
Inventor
Вадим Дмитриевич Гончаров (RU)
Вадим Дмитриевич Гончаров
Сергей Вадимович Гончаров (RU)
Сергей Вадимович Гончаров
Евгений Михайлович Фискин (RU)
Евгений Михайлович Фискин
Иван Андреевич Юшков (RU)
Иван Андреевич Юшков
Original Assignee
Вадим Дмитриевич Гончаров
Сергей Вадимович Гончаров
Евгений Михайлович Фискин
Иван Андреевич Юшков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вадим Дмитриевич Гончаров, Сергей Вадимович Гончаров, Евгений Михайлович Фискин, Иван Андреевич Юшков filed Critical Вадим Дмитриевич Гончаров
Priority to RU2006107054/02A priority Critical patent/RU2333971C2/en
Publication of RU2006107054A publication Critical patent/RU2006107054A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2333971C2 publication Critical patent/RU2333971C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention is related to the field of thermal treatment of metals and may be used in production of tape, disc saws for materials cutting. In order to increase resistance, service life and efficiency of saws, method includes formation of tempered sections in the form of strips in the place of teeth location by means of heating and cooling at the account of heated sections heat removal to non-heated sections of saw with provision of re-sharpening of teeth, at that width of strip heated for tempering is selected on the basis of the following proportion: b=K x A, where: b - tooth width, mm; K coefficient = 0.05-0.3; A - distance between teeth tops, mm, and length is selected on the basis of the following proportion: L=R x H, where: L - length of heated strip, mm; R - coefficient =0.5-30.0; H - tooth height, mm, and strip location is selected with provision of installation of its teeth tops in tempered strip during saw re-sharpening in the process of its operation. Heating is carried out with high frequency current or laser radiation, or with effect of gas jet, or simultaneous pulse heating of strip is carried out.
EFFECT: development of efficient method of saw blade strengthening.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть использовано при изготовлении ленточных, дисковых пил для резки материалов из древесных, пластмассовых, композитных, металлических и других материалов.The invention relates to the heat treatment of metals and can be used in the manufacture of tape, circular saws for cutting materials from wood, plastic, composite, metal and other materials.

Способ включает в себя формирование на металле изготовленной ленточной или дисковой пилы участков закаленного металла в виде полос ограниченной ширины, расположенных таким образом, чтобы при перезаточке пилы в процессе эксплуатации вершины ее зубьев располагались бы в зоне закаленной полосы.The method includes forming sections of hardened metal in the form of strips of limited width arranged in such a way that, when re-sharpening the saw during operation, the tips of its teeth would be located in the zone of the hardened strip on the metal of the manufactured band or circular saw.

Ленточные и дисковые пилы работают в тяжелых условиях. В процессе работы за счет трения существенно повышается температура этих пил, они испытывают огромные динамические нагрузки (на растяжение, удар и периодический изгиб, после которого пилы должны возвращаться в нормальное состояние) и непрерывный абразивный износ. Вследствие тяжелых условий эксплуатации эти пилы достаточно быстро тупятся. Их приходится периодически затачивать и разводить, при этом каждый раз уменьшая ширину (диаметр) пилы (например, обычная ширина ленточной пилы составляет от 35 до 55 мм; ширина пилы, при которой еще обеспечивается ее прочность, составляет 25 мм, до этого размера ширина пилы уменьшается за 20-30 часов ее правильной эксплуатации). Т.е. пилы являются расходным материалом, который приходится достаточно часто менять, а следовательно, они должны быть достаточно дешевы.Band and circular saws work in difficult conditions. In the process, due to friction, the temperature of these saws increases significantly, they experience enormous dynamic loads (tensile, impact, and periodic bending, after which the saws must return to normal) and continuous abrasive wear. Due to the difficult operating conditions, these saws are dull quite quickly. They have to be sharpened and throttled periodically, while each time reducing the width (diameter) of the saw (for example, the usual width of the band saw is from 35 to 55 mm; the width of the saw, at which its strength is still ensured, is 25 mm, up to this size the width of the saw decreases in 20-30 hours of its correct operation). Those. saws are consumables that have to be changed often enough, and therefore, they should be cheap enough.

С учетом специфики эксплуатации ленточных пил к ним предъявляются особые, во многом противоречивые требования:Given the specifics of the operation of band saws, special, largely contradictory requirements are presented to them:

1) упругость, чтобы обеспечить возвращение пилы к нормальному состоянию после изгиба;1) resilience to ensure that the saw returns to normal after bending;

2) твердость, высокая величина которой увеличивает промежутки времени между необходимостью заточки пилы;2) hardness, the high value of which increases the time intervals between the need for sharpening the saw;

3) достаточная мягкость, которая позволяет материалу пилы работать на изгиб и на растяжение без разрывов полотна;3) sufficient softness, which allows the saw material to work on bending and stretching without tearing the blade;

4) дешевизна.4) cheapness.

Большинство производителей ленточных пил идет по традиционному пути - создание материалов, которые бы в той или иной степени удовлетворяли этим требованиям, и производство пил из этих материалов. Поэтому на рынке продается большое количество пил из различных сталей, каждая из которых имеет свои преимущества (т.е. в большей степени удовлетворяет какому-то из вышеперечисленных требований).Most manufacturers of band saws follow the traditional path - the creation of materials that to one degree or another satisfy these requirements, and the production of saws from these materials. Therefore, a large number of saws from various steels are sold on the market, each of which has its own advantages (that is, it satisfies to some extent one of the above requirements).

Необходимо отметить, что требование мягкости предъявляется к работающему на изгиб и растяжение телу пилы, а требование твердости - к собственно работающей части пилы, к ее зубу. Поэтому некоторые производители поставляют на рынок ленточные пилы с закаленным зубом (закаливать всю пилу целиком нельзя, т.к. при этом материал становится значительно более хрупким, что увеличивает вероятность разрушения тела пилы при работе на изгиб и на растяжение).It should be noted that the softness requirement is imposed on the saw body working on bending and stretching, and the hardness requirement is imposed on the actually working part of the saw, on its tooth. Therefore, some manufacturers supply band saws with a hardened tooth to the market (it is impossible to harden the entire saw, because the material becomes much more brittle, which increases the likelihood of the saw body breaking during bending and tensile work).

Различные производители проводят закалку зубьев пил различными способами, причем режимы закалки являются строго охраняемым секретом. Например, фирма Hakansson, которая была основана в 1944 году, является прародителем технологии закалки зубьев ленточных пил и старейшим в мире изготовителем ленточных пил с закаленными зубьями. В 1946 году они первыми в мире разработали технологию закалки зубьев ленточной пилы индукционным током, известную как ТВЧ-закалка. В течение более чем 40 лет это технологическое открытие было надежно охраняемым секретом и до сих пор патент на эту технологию дает продукции компании преимущество перед другими производителями (подробную информацию об этих пилах можно найти на сайте компании ООО «Авангард» [avanguard.ru]).Various manufacturers harden the saw teeth in various ways, and hardening modes are a strictly guarded secret. For example, Hakansson, which was founded in 1944, is the progenitor of band hardening technology for band saws and the oldest manufacturer of band saws with hardened teeth in the world. In 1946, they were the first in the world to develop a technology for hardening teeth of a band saw by induction current, known as high-frequency hardening. For over 40 years, this technological discovery has been a well-kept secret and until now a patent for this technology gives the company products an advantage over other manufacturers (detailed information on these saws can be found on the website of Avangard LLC [avanguard.ru]).

Другой способ упрочнения зубьев пил предусматривает осуществление закалки зубьев с помощью сдвоенной кислородно-ацетиленовой горелки, форсунки которой расположены по обе стороны от обрабатываемой пилы, а факелы направлены под определенным углом к полотну пилы. Таким образом закаливает зубья своих пил известная американская компания SIMONDS (подробную информацию об этих пилах можно найти на сайте компании GLOBAL EDGE™ [lentochnye_pily.ru]).Another method of hardening the teeth of the saws involves hardening the teeth using a twin oxygen-acetylene burner, the nozzles of which are located on both sides of the saw, and the torches are directed at a certain angle to the saw blade. Thus, the well-known American company SIMONDS hardens the teeth of its saws (detailed information on these saws can be found on the GLOBAL EDGE ™ website [lentochnye_pily.ru]).

Недостаток этого способа заключается в том, что получаемая при закалке твердость нестабильна. Твердость режущих кромок зубьев пилы изменяется от 55 до 64 HRC. Кроме того, требуется дополнительная операция - отпуск. Недостатки этого способа связаны со сложностью точного дозирования вкладываемой в зуб энергии и большим временем нагрева зуба (нагрев осуществляется за счет теплопроводности от нагреваемой поверхности зуба в отличие от ТВЧ-закалки, в которой нагревается весь объем закаливаемой части зуба).The disadvantage of this method is that the hardness obtained by quenching is unstable. The hardness of the cutting edges of the saw teeth varies from 55 to 64 HRC. In addition, an additional operation is required - vacation. The disadvantages of this method are related to the difficulty of accurately dosing the energy invested in the tooth and the long time for heating the tooth (heating is carried out due to the heat conduction from the heated tooth surface in contrast to the high-frequency hardening, in which the entire volume of the hardened part of the tooth is heated).

Известен также способ глубокой закалки ленточных пил, который использует известная немецкая компания «Banholzer GmbH» (пилы «BANSO FLEX-BACK»). По этому способу закаливается не только сам зуб, но и расположенная рядом с ним часть тела пилы [информация ООО «Центр режущего инструмента»]. Подобная закалка позволяет увеличить количество перезаточек зубьев пилы. При этом материал впадин между зубьями тоже оказывается закаленным, что существенно повышает вероятность хрупкого разрушения пилы в этих местах и не позволяет существенно увеличивать прочность закаленного слоя.There is also known a method of deep hardening of band saws, which is used by the well-known German company "Banholzer GmbH" (saws "BANSO FLEX-BACK"). By this method, not only the tooth itself is tempered, but also the part of the saw body located next to it [information of Center for Cutting Tool LLC]. Such hardening allows you to increase the number of regrind of the teeth of the saw. The material of the cavities between the teeth also turns out to be hardened, which significantly increases the likelihood of brittle fracture of the saw in these places and does not significantly increase the strength of the hardened layer.

В настоящее время различными компаниями проводятся интенсивные исследования альтернативных методов закалки зубьев, которые бы обеспечили повышение эксплуатационных качеств пил. Этот поиск привел, в частности, к разработке нового способа упрочнения пил [РФ №2033437, С21В 9/24, опубл. 20.04.1995.]. В этом способе обработка осуществляется непрерывным излучением CO2-лазера, причем луч лазера направляют сверху на заднюю поверхность зубьев и перемещают полотно пилы.Currently, various companies are conducting intensive research on alternative methods of hardening teeth, which would provide an increase in the operational qualities of saws. This search led, in particular, to the development of a new method of hardening saws [RF No. 2033437, C21B 9/24, publ. 04/20/1995.]. In this method, the processing is carried out by continuous emission of a CO 2 laser, the laser beam being directed from above onto the back surface of the teeth and the saw blade is moved.

Данный способ позволяет получить закаленный слой в виде относительно тонких полос (0.5-0.7 мм), расположенных на задних поверхностях зубьев пилы. Основное преимущество подобного способа закалки связано с тем, что основная часть материала зуба остается пластичной (она не закалена), в результате чего существенно уменьшается вероятность хрупкого разрушения зубьев, особенно при попадании зуба на твердые включения в древесине (например, сучки).This method allows to obtain a hardened layer in the form of relatively thin strips (0.5-0.7 mm) located on the rear surfaces of the saw teeth. The main advantage of this hardening method is that the main part of the tooth material remains plastic (it is not hardened), as a result of which the likelihood of brittle tooth decay is significantly reduced, especially when a tooth gets on solid inclusions in wood (for example, knots).

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

- изменение угла наклона передней поверхности зубьев вследствие разности прочностных характеристик материала этой поверхности, что требует более частой заточки пилы;- a change in the angle of inclination of the front surface of the teeth due to the difference in the strength characteristics of the material of this surface, which requires more frequent sharpening of the saw;

- недостаточная глубина получаемого закаленного слоя на режущих кромках пилы (0,6-0,7 мм), что ограничивает использование этого способа при упрочнении пил, перетачиваемых в процессе эксплуатации.- insufficient depth of the obtained hardened layer on the cutting edges of the saw (0.6-0.7 mm), which limits the use of this method when hardening saws that are sharpened during operation.

Отмеченные выше недостатки приводят к тому, что описанный выше способ практически не используется при закалке зубьев пил.The disadvantages noted above lead to the fact that the method described above is practically not used when hardening the saw teeth.

Во всех перечисленных выше методах закалка обеспечивает существенное увеличение прочности зуба, а следовательно, уменьшение его износа. Такая пила в начале времени своей эксплуатации (пока периодическая заточка зуба не окажется ниже зоны закалки) значительно медленнее тупится, что сокращает затраты на ее периодическую заточку и увеличивает срок службы пилы (во время эксплуатации уменьшение ширины пилы с незакаленным зубом составляет ~ 0.8 мм/ч, с закаленным зубом ~ 0.2 мм/ч. При обычном размере закаленного зуба в 3 мм время его службы до достижения границы закалки

Figure 00000002
- 15 ч. Обычный незакаленный зуб служит
Figure 00000003
4 часа. Однако при суммарном возможном уменьшении ширины пилы в 20 мм отличия в сроке службы оказываются не так значительны для пилы с первоначально закаленным зубом
Figure 00000004
часов, для пилы с незакаленным зубом
Figure 00000005
часов, таким образом общее время работы увеличивается примерно на 40%.In all of the above methods, hardening provides a significant increase in tooth strength and, consequently, a decrease in its wear. Such a saw at the beginning of its operation (until the periodic sharpening of the tooth falls below the hardening zone) dulls much more slowly, which reduces the cost of its periodic sharpening and increases the service life of the saw (during operation, the width of the saw with an unhardened tooth is ~ 0.8 mm / h , with a hardened tooth ~ 0.2 mm / h. With a typical size of a hardened tooth of 3 mm, its service time until the quenching limit
Figure 00000002
- 15 hours. An ordinary non-hardened tooth serves
Figure 00000003
4 hours. However, with a total possible reduction in saw width of 20 mm, differences in service life are not so significant for a saw with an initially hardened tooth
Figure 00000004
hours, for a saw with an unhardened tooth
Figure 00000005
hours, so the total operating time is increased by about 40%.

Наиболее близким аналогом является следующий источник информации.The closest analogue is the following source of information.

Известен способ упрочнения пил, включающий формирование закаленных участков в виде полосы в месте расположения зубьев путем нагрева и охлаждения за счет теплоотдачи нагретых участков в тело полотна для обеспечения перезаточки зубьев (SU 94812А, С21D 9/24, 01.01.1953).A known method of hardening saws, including the formation of hardened sections in the form of a strip at the location of the teeth by heating and cooling due to the heat transfer of the heated sections to the body of the blade to ensure the re-sharpening of the teeth (SU 94812A, C21D 9/24, 01.01.1953).

Задачей изобретения является повышение стойкости, срока службы и эффективности пил при обеспечении долговечности и износостойкости изделия в целом и повышение глубины упрочненного слоя на режущих кромках зубьев пилы и несущей поверхности при оптимальных расходах на текущее обслуживание.The objective of the invention is to increase the durability, service life and efficiency of the saws while ensuring the durability and wear resistance of the product as a whole and increase the depth of the hardened layer on the cutting edges of the saw teeth and the bearing surface at optimal costs for routine maintenance.

Решение указанной задачи обеспечивается использованием предложенной совокупности существенных признаков.The solution to this problem is provided by using the proposed set of essential features.

Совокупность существенных признаковThe set of essential features

Способ упрочнения пил включает в себя формирование в металле изготовленной ленточной или дисковой пилы участков закаленного металла в виде полос ограниченной ширины, расположенных таким образом, чтобы при перезаточке пилы в процессе эксплуатации вершины ее зубьев располагались бы в зоне закаленной полосы, причем ширину нагреваемой для закалки полосы металла (b) выбирают из соотношенияThe method of hardening saws involves forming sections of hardened metal in the form of a band or circular saw made in metal in the form of strips of limited width, arranged so that during re-sharpening of the saw during operation, the tips of its teeth would be located in the zone of the hardened band, and the width of the strip heated for hardening metal (b) is selected from the ratio

b=К×А,b = K × A,

где А - расстояние между вершинами зубьев; К - коэффициент = 0,05-0,3,where A is the distance between the tops of the teeth; K - coefficient = 0.05-0.3,

а длину нагреваемой для закалки полосы металла (L) выбирают из соотношенияand the length of the metal strip (L) heated for quenching is selected from the ratio

L=R×H,L = R × H,

где Н - высота зуба; R - коэффициент = 0,5-30,0,where H is the height of the tooth; R - coefficient = 0.5-30.0,

при этомwherein

- нагрев при закалке осуществляют или токами высокой частоты, или лазерным излучением, или воздействием газовой струи;- heating during quenching is carried out either by high-frequency currents, or by laser radiation, or by the action of a gas stream;

- импульсный нагрев всей закаливаемой полосы металла осуществляется одновременно;- pulse heating of the entire hardened strip of metal is carried out simultaneously;

- нагрев полосы металла осуществляется индукционными токами, частота которых выбирается из соотношения f∈{0.5·f0, 9·f0}, где f0=ρ·2/(μ0·h2), где ρ - удельное сопротивление нагреваемого материала пилы при температуре закалки; μ0 - магнитная проницаемость стали при температуре закалки; h - толщина тела пилы;- the metal strip is heated by induction currents, the frequency of which is selected from the relation f∈ {0.5 · f 0 , 9 · f 0 }, where f 0 = ρ · 2 / (μ 0 · h 2 ), where ρ is the resistivity of the heated material saws at hardening temperature; μ 0 is the magnetic permeability of steel at a quenching temperature; h is the thickness of the body of the saw;

- зона закалки выбирается таким образом, чтобы зона с максимальной твердостью материала располагалась на оси зуба с уменьшением его твердости к краям зуба;- the hardening zone is selected so that the zone with the maximum hardness of the material is located on the axis of the tooth with a decrease in its hardness to the edges of the tooth;

- глубину закаленного слоя (g) выбирают из соотношения g=K1·h, где K1 - коэффициент = 0.01-1.0; h - толщина тела пилы.- the depth of the hardened layer (g) is selected from the relation g = K1 · h, where K1 is the coefficient = 0.01-1.0; h is the thickness of the body of the saw.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Для каждого зуба пилы с помощью высокоинтенсивного нагрева (для подобного нагрева могут использоваться токи ВЧ, либо лазерное излучение) за короткий промежуток времени (0.1-1.0 с) в металле создается область (шириной b и длиной L фиг.1), температура которой превышает температуру закалки. При этом расположение данной области выбирается таким образом, чтобы при перезаточке пилы в процессе эксплуатации кончик зуба все время попадал в закаленную область (на фиг.1 пунктиром приведено положение зубьев пилы после нескольких ее перезаточек). Малое время нагрева необходимо, чтобы обеспечить режимы, при которых охлаждение могло быть обеспечено за счет отвода тепла в не нагретые области пилы. Чтобы получить режим с минимальным временем нагрева, необходимо исключить стадии нагрева, требующие значительного времени. К подобным стадиям в первую очередь относится процесс переноса энергии теплопроводностью. Исключить эту стадию можно, если одновременно будет нагреваться весь материал, который необходимо закалить. В случае сквозной закалки полосы, этого можно добиться путем использования объемных источников тепла. Энергия в этом случае выделяется в объеме металла, что позволяет существенно уменьшить длительность процесса нагрева. Объемный вклад энергии можно получить с использованием индукционного ВЧ-нагрева металла. Правильный выбор частоты в данном случае позволяет обеспечить практически равномерный объемный вклад энергии в локальную область металлической ленты. Для получения подобного эффекта необходимо, чтобы глубина проникновения (Δ) электромагнитного поля в металлическую полосу в горячем режиме (нагрев производится до температуры, превышающей температуру Кюри, следовательно, расчет Δ необходимо проводить для относительной магнитной проницаемости μ=1) была приблизительно равна толщине металлической полосы. Для выполнения этого условия необходимо выбрать частоту питающего ВЧ-источника в диапазоне f∈{0.5·f0, 9·f0}, где f0=ρ·2·/(μ0·h2), где ρ - удельное сопротивление нагреваемого материала пилы при температуре закалки; μ0 - магнитная проницаемость стали при температуре закалки; h - толщина тела пилы. [Установки для индукционного нагрева. Учебн. пособие для вузов / А.Е.Слухоцкий, B.C. Немков, Н.А.Павлов, А.В.Бамунэр: Под. ред. А.Е.Слухоцкого. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 328 с.].For each saw tooth using high-intensity heating (for such heating high-frequency currents or laser radiation can be used) for a short period of time (0.1-1.0 s), a region (width b and length L of figure 1) is created in the metal, the temperature of which exceeds the temperature hardening. At the same time, the location of this area is selected so that when the saw is re-grind during operation, the tip of the tooth falls into the hardened area all the time (the dotted line shows the position of the teeth of the saw after several re-sharpening in Fig. 1). A short heating time is necessary to ensure conditions in which cooling could be ensured by removing heat into unheated areas of the saw. In order to obtain a regime with a minimum heating time, it is necessary to exclude heating stages that require a significant time. These stages primarily include the process of energy transfer by thermal conductivity. This stage can be excluded if all the material that needs to be hardened is simultaneously heated. In the case of through hardening of the strip, this can be achieved by using volumetric heat sources. Energy in this case is released in the volume of the metal, which can significantly reduce the duration of the heating process. The volumetric energy contribution can be obtained using induction RF heating of the metal. The correct choice of frequency in this case makes it possible to ensure an almost uniform volumetric energy contribution to the local region of the metal strip. To obtain such an effect, it is necessary that the penetration depth (Δ) of the electromagnetic field into the metal strip in the hot mode (heating is carried out to a temperature exceeding the Curie temperature, therefore, Δ must be calculated for the relative magnetic permeability μ = 1) is approximately equal to the thickness of the metal strip . To fulfill this condition, it is necessary to select the frequency of the supplying RF source in the range f∈ {0.5 · f 0 , 9 · f 0 }, where f 0 = ρ · 2 · / (μ 0 · h 2 ), where ρ is the resistivity of the heated saw material at hardening temperature; μ 0 is the magnetic permeability of steel at a quenching temperature; h is the thickness of the body of the saw. [Installations for induction heating. Training manual for universities / A.E.Slukhotsky, BC Nemkov, N.A. Pavlov, A.V. Bamuner: Under. ed. A.E.Slukhotsky. - L .: Energoizdat, 1981. - 328 p.].

Для получения закаленной полосы в теле пилы в течение времени нагрева необходимо обеспечить условия, при которых скорость нагрева этой полосы будет значительно выше скорости ее охлаждения за счет теплопроводности и излучения с поверхности. Оценки, полученные путем решения уравнения теплопроводности для исследуемой геометрии и свойств материала пил, свидетельствуют о том, что подобные условия возможно обеспечить только при скоростях нагрева, превышающих 2000°С/с. При этом в случае, если необходимо закалить полосу на всю ее глубину, с такими скоростями должен нагреваться весь закаливаемый объем. Для осуществления токами высокой частоты (ТВЧ) равномерного (по глубине) нагрева необходимо выбрать частоту таким образом, чтобы она позволила обеспечить приближенное равенство глубины проникновения электромагнитной волны в материал пилы и толщины тела этой пилы

Figure 00000006
Определить глубину проникновения можно по известной формуле [Установки для индукционного нагрева: Учебн. пособие для вузов / А.Е.Слухоцкий, B.C.Немков, Н.А.Павлов, А.В.Бамунэр: Под. ред. А.Е.Слухоцкого. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 328 с.]:To obtain a hardened strip in the saw body during the heating time, it is necessary to provide conditions under which the heating rate of this strip will be significantly higher than its cooling rate due to thermal conductivity and radiation from the surface. Estimates obtained by solving the heat equation for the geometry and properties of the saw material studied indicate that such conditions can only be achieved at heating rates exceeding 2000 ° C / s. In this case, if it is necessary to harden the strip to its entire depth, the entire hardened volume should be heated at such speeds. To ensure uniform current (in depth) heating by high frequency currents (HDTV), it is necessary to select a frequency so that it allows for an approximate equality of the penetration depth of the electromagnetic wave into the saw material and the thickness of the body of this saw
Figure 00000006
You can determine the penetration depth by the well-known formula [Installations for induction heating: Training. manual for universities / A.E.Slukhotsky, BCNemkov, N.A. Pavlov, A.V. Bamuner: Under. ed. A.E.Slukhotsky. - L .: Energoizdat, 1981. - 328 p.]:

Figure 00000007
Figure 00000007

где ρ - удельное сопротивление нагреваемого материала пилы при температуре закалки; μ=12.56·10-7 Гн/м - магнитная проницаемость стали при температуре закалки.where ρ is the resistivity of the heated saw material at the quenching temperature; μ = 12.56 · 10 -7 GN / m is the magnetic permeability of steel at a quenching temperature.

Из этой формулы и соотношения Δ~h можно выразить частоту, требуемую для эффективной сквозной закалки: f0=2·ρ/(h2·μ). В случае закалки стали ρ=0.5·10-6 Ом/м, толщиной h=10-3 м, f0=2·0.5·10-6/(12.56·10-7·10-6)=0.78·106 Гц. Ближайшая допустимая к использованию частота f=440 кГц. Именно на этой частоте были проведены экспериментальные исследования, описанные в заявке.From this formula and the relation Δ ~ h, we can express the frequency required for effective through hardening: f 0 = 2 · ρ / (h 2 · μ). In the case of steel quenching, ρ = 0.5 · 10 -6 Ohm / m, thickness h = 10 -3 m, f 0 = 2 · 0.5 · 10 -6 /(12.56·10 -7 · 10 -6 ) = 0.78 · 10 6 Hz The closest permissible frequency for use is f = 440 kHz. It was at this frequency that the experimental studies described in the application were conducted.

Нижний предел частоты 0.5·f0 определяется тем, что при меньших частотах пила в горячем режиме оказывается практически «прозрачна» для электромагнитной волны. Верхний предел частоты f=9·f0 определяется необходимостью поверхностной закалки только наиболее нагруженной боковой поверхности зуба.The lower frequency limit of 0.5 · f 0 is determined by the fact that at lower frequencies the saw in the hot mode is practically “transparent” to the electromagnetic wave. The upper frequency limit f = 9 · f 0 is determined by the need for surface hardening of only the most loaded lateral surface of the tooth.

Область, в которую осуществляется вклад энергии, имеет вид полосы ограниченной ширины, расположенной таким образом, чтобы средняя линия этой полосы совпадала с линией, которую образуют вершины зубьев пилы при перезаточке ее в процессе эксплуатации (фиг.1).The region into which the energy contribution is made has the form of a strip of limited width, located so that the midline of this strip coincides with the line that the tops of the saw teeth form when re-grinding it during operation (Fig. 1).

После выключения нагрева быстрое охлаждение нагретых областей осуществляется теплопроводностью (за счет отвода тепла в ненагретые области металла) и излучением с поверхности. Данные механизмы обеспечивают высокие скорости охлаждения и, как следствие, эффективные режимы закалки [А.С. Васильев. Высокоинтенсивный индукционный нагрев. Электричество. 2001. №12].After the heating is turned off, rapid cooling of the heated areas is carried out by thermal conductivity (due to heat removal to unheated areas of the metal) and radiation from the surface. These mechanisms provide high cooling rates and, as a result, effective hardening modes [A.S. Vasiliev. High intensity induction heating. Electricity. 2001. No. 12].

Для эффективной работы зубья пилы «разводят» (отклоняют от вертикальной оси пилы). В зависимости от производителя и условий пиления зубья ленточных пил разводят на величины до 0.4 мм, либо каждый зуб по очереди в разные стороны, либо через один зуб. В результате, основная нагрузка падает на часть боковой поверхности зуба (область 1 на фиг.2). Именно эти части должны иметь наибольшую твердость. При этом то, что остальная часть зуба остается не закаленной, существенно уменьшает вероятность хрупкого разрушения зуба при попадании его на твердые включения в процессе пиления. Учитывая то, что наибольшей твердостью должна обладать только часть поверхности зуба, можно закаливать только эту часть, а глубину закаленного слоя (g) выбирать из соотношения g=K1·A, где К1 - коэффициент = 0.01-1.0; h - толщина ленты пилы. При этом глубина закаленного слоя составит от 0.01 мм (чисто поверхностная закалка наиболее нагруженной части зуба) до 1 мм (сквозная закалка зуба и полосы).For efficient operation, the saw teeth are “bred” (deviated from the vertical axis of the saw). Depending on the manufacturer and the sawing conditions, the teeth of the band saws are bred to values up to 0.4 mm, either each tooth in turn in different directions, or through one tooth. As a result, the main load falls on a part of the tooth lateral surface (region 1 in FIG. 2). These parts should have the greatest hardness. Moreover, the fact that the rest of the tooth is not hardened significantly reduces the likelihood of brittle tooth decay when it enters solid inclusions during sawing. Considering that only part of the tooth surface should have the highest hardness, only this part can be hardened, and the depth of the hardened layer (g) should be selected from the relation g = K1 · A, where K1 is the coefficient = 0.01-1.0; h is the thickness of the band saw. The depth of the hardened layer will be from 0.01 mm (purely surface hardening of the most loaded part of the tooth) to 1 mm (through hardening of the tooth and strip).

В наиболее тяжелых условиях «работает» режущая кромка кончика зуба пилы. Именно из-за того, что эта кромка тупится, пилу необходимо периодически затачивать. Т.е. для увеличения срока службы пилы между перезаточками необходимо закаливать узкую полосу зуба и тела пилы, на которую попадает кончик зуба при ее перезаточке. При закалке возможно получить плавный переход от более твердых слоев к менее твердым. Например, в случае применения ТВЧ, для получения подобного эффекта достаточно, чтобы в зоне, где необходимо получить большую твердость, расстояние индуктор - деталь было бы меньше, чем для областей с меньшей твердостью [А.С. Васильев. Высокоинтенсивный индукционный нагрев. Электричество. 2001. №12]. В процессе пиления подобная закалка обеспечит равномерное изнашивание всего зуба (более твердые участки «работают» в более тяжелых условиях, относительно менее твердые - в менее тяжелых). При равномерном изнашивании в процессе эксплуатации форма зуба остается неизменной, что существенно увеличивает время между периодическими заточками пилы.Under the most severe conditions, the cutting edge of the tip of the saw tooth “works”. Due to the fact that this edge is dull, the saw must be sharpened periodically. Those. in order to increase the service life of the saw between the grindings, it is necessary to harden a narrow strip of the tooth and the body of the saw, on which the tip of the tooth falls when it is re-grind. During hardening, it is possible to obtain a smooth transition from harder to less hard layers. For example, in the case of the use of HDTV, to obtain such an effect, it is enough that in the zone where it is necessary to obtain a higher hardness, the inductor - part distance would be less than for areas with lower hardness [A.S. Vasiliev. High intensity induction heating. Electricity. 2001. No. 12]. During the sawing process, such hardening will ensure uniform wear of the entire tooth (harder areas “work” under more severe conditions, relatively less hard areas in less severe conditions). With uniform wear during operation, the shape of the tooth remains unchanged, which significantly increases the time between periodic sharpening of the saw.

Для того, чтобы подтвердить возможность получения закаленной области с параметрами, предложенными в заявке, и эффективность предложенного метода, был проведен комплекс экспериментальных исследований.In order to confirm the possibility of obtaining a hardened area with the parameters proposed in the application, and the effectiveness of the proposed method, a set of experimental studies was carried out.

В этих исследованиях одновременная закалка полосы осуществлялась с помощью импульсного нагрева токами высокой частоты (ТВЧ). Для нагрева использовался ламповый генератор ВЧГ1-25/0.44, работающий на частоте 440 кГц и специально изготовленный индуктор с концентраторами магнитного поля. Время нагрева и режимы работы генератора определялись экспериментально таким образом, чтобы получить закаленную полосу длиной 15 мм и шириной 2.5 мм.In these studies, the simultaneous hardening of the strip was carried out using pulsed heating by high-frequency currents (HDTV). For heating, we used a VChG1-25 / 0.44 tube generator operating at a frequency of 440 kHz and a specially manufactured inductor with magnetic field concentrators. The heating time and operating modes of the generator were determined experimentally in such a way as to obtain a hardened strip with a length of 15 mm and a width of 2.5 mm.

За время паузы между импульсами, которая составляла 2 с (пауза необходима для того, чтобы передвинуть пилу на один зуб), закаливаемая область успевала остыть до температуры 150±20°С (температура измерялась при помощи инфракрасного термометра Fluke 65, датчик которого располагался под углом 90° к плоскости пилы). В экспериментах не проводился дополнительный отпуск закаленного слоя.During the pause between pulses, which was 2 s (a pause is necessary in order to move the saw by one tooth), the hardened area managed to cool to a temperature of 150 ± 20 ° C (the temperature was measured using a Fluke 65 infrared thermometer, the sensor of which was located at an angle 90 ° to the plane of the saw). No additional tempering tempering was carried out in the experiments.

В условиях эксперимента, которые описаны выше (измерения проводились в 6 произвольных точках боковой поверхности пилы, на участке длиной L и шириной b (фиг.1) в пяти произвольно выбранных полосах закалки), удалось обеспечитьUnder the experimental conditions described above (measurements were carried out at 6 arbitrary points on the side surface of the saw, on a section of length L and width b (Fig. 1) in five randomly selected quenching bands), it was possible to provide

1) отклонение линейных размеров области закалки, не превышающее 5% от их средних параметров;1) the deviation of the linear dimensions of the hardening region, not exceeding 5% of their average parameters;

2) практически равномерную твердость в зоне закалки (63-64 HRC). В области, примыкающей к зоне закалки (1-1.5 мм вокруг полосы), наблюдалось уменьшение твердости по сравнению с не закаленным материалом (54-55 HRC). В остальном теле пилы твердость оставалась неизменной (58-59 HRC).2) almost uniform hardness in the hardening zone (63-64 HRC). In the area adjacent to the quenching zone (1-1.5 mm around the strip), a decrease in hardness was observed compared to non-quenched material (54-55 HRC). In the rest of the saw body, hardness remained unchanged (58-59 HRC).

Экспериментальные исследования полученных образцов ленточных пил в условиях технологического цикла деревообрабатывающего предприятия показали, что закаленные образцы по сравнению с образцами, закаленными по традиционной технологии, обладают следующими преимуществами.Experimental studies of the obtained samples of band saws in the technological cycle of a woodworking enterprise showed that hardened samples compared with samples hardened by traditional technology have the following advantages.

- Существенно больший срок службы пилы (~ в 2 раза). Увеличение срока службы периодически затачиваемой пилы достигнуто за счет того, что рабочая часть зуба оказывается закаленной все время работы пилы вплоть до достижения границы ее прочности.- Significantly longer saw life (~ 2 times). The increase in the service life of a periodically sharpened saw is achieved due to the fact that the working part of the tooth is hardened all the time the saw is working up to the limit of its strength.

- Существенное уменьшение вероятности хрупкого разрушения закаленного зуба при его попадании на твердые включения в древесине. Данное преимущество связано с тем, что закаленная рабочая область зуба окружена не закаленным, а следовательно, более пластичным металлом.- A significant decrease in the likelihood of brittle fracture of a hardened tooth when it enters solid inclusions in wood. This advantage is due to the fact that the hardened working area of the tooth is surrounded by not hardened, and therefore, more ductile metal.

- Большей упругостью полотна пилы, что позволяет обеспечить возвращение пилы к нормальному состоянию после изгиба в шкиве станка и уменьшения биений при распиловке (проявляется в лучшем качестве распила).- Greater elasticity of the saw blade, which allows the saw to return to its normal state after bending in the machine pulley and reducing beating during sawing (manifests itself in better cut quality).

Claims (6)

1. Способ упрочнения пил, включающий формирование закаленных участков в виде полос в месте расположения зубьев путем нагрева и охлаждения за счет отвода тепла нагретых участков в не нагретые области пилы с обеспечением перезаточки зубьев, отличающийся тем, что ширину нагреваемой для закалки полосы выбирают из соотношения: b=K·А,1. The method of hardening saws, including the formation of hardened sections in the form of strips at the location of the teeth by heating and cooling due to the heat of the heated sections in the unheated area of the saw with the provision of the re-sharpening of the teeth, characterized in that the width of the strip to be tempered is selected from the ratio: b = K · A, где К - коэффициент = 0,05-0,3;where K is the coefficient = 0.05-0.3; А - расстояние между вершинами зубьев, мм, а длину нагреваемой для закалки полосы металла (b) выбирают из соотношения:A is the distance between the tips of the teeth, mm, and the length of the metal strip heated for quenching (b) is selected from the ratio: L=R·H,L = R · H, где R - коэффициент = 0,5-30,0;where R is the coefficient = 0.5-30.0; H - высота зуба, мм,H - tooth height, mm, а расположение полосы выбирают с обеспечением расположения вершины ее зубьев в закаленной полосе при перезаточке пилы в процессе ее эксплуатации.and the location of the strip is chosen to ensure the location of the top of its teeth in the hardened strip during re-grinding of the saw during its operation. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев осуществляют токам высокой частоты или лазерным излучением, или воздействием газовой струи.2. The method according to claim 1, characterized in that the heating is carried out by high-frequency currents or by laser radiation, or by the action of a gas stream. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют одновременный импульсный нагрев полосы.3. The method according to claim 1, characterized in that the simultaneous pulse heating of the strip. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев ведут токами высокой частоты, которую выбирают из соотношения:4. The method according to claim 1, characterized in that the heating is conducted by high-frequency currents, which is selected from the ratio: f∈{0,5·f0, 9·f0}, где f0=ρ·2/(μ0·h2),f∈ {0,5 · f 0 , 9 · f 0 }, where f 0 = ρ · 2 / (μ 0 · h 2 ), где ρ - удельное сопротивление нагреваемого материала пилы при температуре закалки;where ρ is the resistivity of the heated saw material at the quenching temperature; μ0 - магнитная проницаемость стали при температуре закалки;μ 0 is the magnetic permeability of steel at a quenching temperature; h - толщина тела пилы.h is the thickness of the body of the saw. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что закалку в месте расположения зубьев в виде полосы осуществляют с обеспечением максимальной твердости на оси зуба и уменьшением твердости к краям зуба.5. The method according to claim 1, characterized in that the hardening at the location of the teeth in the form of a strip is carried out with maximum hardness on the axis of the tooth and a decrease in hardness to the edges of the tooth. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что глубину закаленного слоя (g) выбирают из соотношения: g=K1·h, где К1 - коэффициент = 0,01-1,0, h - толщина тела пилы.6. The method according to claim 1, characterized in that the depth of the hardened layer (g) is selected from the ratio: g = K1 · h, where K1 is the coefficient = 0.01-1.0, h is the thickness of the saw body.
RU2006107054/02A 2006-03-09 2006-03-09 Method of saw strengthening RU2333971C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006107054/02A RU2333971C2 (en) 2006-03-09 2006-03-09 Method of saw strengthening

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006107054/02A RU2333971C2 (en) 2006-03-09 2006-03-09 Method of saw strengthening

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006107054A RU2006107054A (en) 2007-10-10
RU2333971C2 true RU2333971C2 (en) 2008-09-20

Family

ID=38952274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006107054/02A RU2333971C2 (en) 2006-03-09 2006-03-09 Method of saw strengthening

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2333971C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677198C1 (en) * 2018-03-14 2019-01-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" Method for reducing fatigue stresses in band saw blade
RU2702665C1 (en) * 2019-04-17 2019-10-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" Method to increase rigidity of circular saw
RU2718570C1 (en) * 2019-07-22 2020-04-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» Band-saw
RU2720283C1 (en) * 2017-04-21 2020-04-28 Хускварна Аб Cutting blade and method of making such blade
RU2786245C1 (en) * 2022-03-17 2022-12-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Circular saw for crosscutting wood

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2720283C1 (en) * 2017-04-21 2020-04-28 Хускварна Аб Cutting blade and method of making such blade
RU2677198C1 (en) * 2018-03-14 2019-01-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" Method for reducing fatigue stresses in band saw blade
RU2702665C1 (en) * 2019-04-17 2019-10-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" Method to increase rigidity of circular saw
RU2718570C1 (en) * 2019-07-22 2020-04-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» Band-saw
RU2786245C1 (en) * 2022-03-17 2022-12-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Circular saw for crosscutting wood
RU2786243C1 (en) * 2022-03-17 2022-12-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Circular saw for longitudinal sawing of wood
RU2786237C1 (en) * 2022-03-17 2022-12-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Band saw

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006107054A (en) 2007-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2532125C (en) Induction hardened blade
US6857255B1 (en) Reciprocating cutting blade having laser-hardened cutting edges and a method for making the same with a laser
AU2011202496B2 (en) Utility knife blade
JP2012152546A (en) Cutting blade and method of manufacturing the same
RU2333971C2 (en) Method of saw strengthening
Pellizzari et al. Influence of laser hardening on the tribological properties of forged steel for hot rolls
US9102071B2 (en) Razor blade technology
FI95048B (en) Method for tempering saw, knife and stamping tool blades
US20140096660A1 (en) Sugar cane knife
Raghavan et al. Laser tempering based turning process for efficient machining of hardened AISI 52100 steel
Lau et al. Wear characteristics and mechanisms of a thin edge cutting blade
RU2326175C2 (en) Method of periodic hardening of saws
RU2663029C1 (en) Method of thermoplastic tensioning of the round saw circular saw blade
CA3057960C (en) Cutting blade and method for producing a cutting blade
RU2483120C1 (en) Method of hardening built-up high-speed steel
Marinin et al. The capability of pulsed laser radiation for cutting band saws hardening
RU2112053C1 (en) Method of heat treatment of blades of saws for hot cutting of rolled products
RU2293629C1 (en) Rolled piece edge disintegration cutter
RU2375465C1 (en) Method of surface hardening
US11642741B2 (en) System for treating material of a cutting element
CN108396112A (en) A kind of high intensity steel wire cutting device short route manufacturing method
RU2086408C1 (en) Circular saw
Biryukov Influence of the power-density distribution of a laser beam on the wear resistance of frictional surfaces
Liu et al. Laser surface hardening for tooling high-speed steel
Elena STUDIES AND RESEARCH ON SAW BLADES, CIRCULAR BLADES AND BANDS.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080310