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木材切削原理与木工刀具(224)一一木工刀具材料的合理选择!

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    发表于 2019-4-27 09:08:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    木工刀具的切削对象是木材或木质复合材料,它们与金属材料不同,硬度大大低于金属,但木材又是构造不均匀的各向异性材料。此外,大多数木工刀具是在不连续切条件下工作的。这些条件造成木工刀具的切削速度多高于金属切削刀具,具承受的冲击大于金属切削刀具。在选择木工刀具材料时,刀具材料的硬度、强度和韧性等性能,必须适应木工刀具的上述特点。此外,必须对刀具材料的性能、特点作较系统、全面、综合的分析研究。图10-1所示为刀具材料的硬度和耐热性比较;表10-7为刀具材料的性能比较。同时,必须满足生产、安装以及刀具制造工艺的要求;为了节省贵重金属材料和经济上的合理性,一般刀具切削部分和刀体可以用不同的材料制造,通过焊接或机械装夹的方式结合。
          总之,刀具材料的合理选择必须考虑上述因素,显然,它们之间并不是孤立的,而是有联系甚至是相互制约的。例如,刀具材料的硬度和热硬性满足了要求,但是,韧性较差或热处理变形较大,不一定能使用在木工刀具上。为此,在具体选择刀具材料时,可以重点考虑如何满足主要要求,其他方面只要影响不大可以忽略。


          目前,对于在不同条件下工作的木工刀具,应该采用何种材料为好,还没有很准确的资料,有待进一步深入研究。
          碳素工具钢一般用于制造锯和刨刀等刀具。碳含量是决定其性能的主要成分。当碳元素含量增加时,钢的硬度和耐磨性提高,塑性和韧性下降。碳素工具钢具有较好的淬火性能,一般木工刀具所用钢材的含碳量为0.7%-1.0%。带锯条用钢中的碳含量小于其他刀具用钢,大约在0.7%-0.8%,这是因为带锯条材料要求高塑性和高疲劳极限。
          机用木工刀具、人造板加工中使用的刀具以及带锯条和圆锯片还广泛采用合金工具钢制造。这是因为合金工具钢中加入了合金元素W、Mn、Mo、Cr、V、S、Ni、Co等后影响钢的相变过程,使钢的可淬性、耐磨性、韧性等性能得到改善。钨(W)主要提高钢的硬度,改善可淬性而可塑性不降低;锰(Mn)能提高钢的硬度和可淬性,消除钢中的硫,但降低了钢的韧性;铝(Mo)可提高钢的可塑性、可淬性和硬度;铬(Cr)能提高钢的可淬性和高碳钢的耐磨性;钒(V)可提高钢的硬度、可塑性,改善可淬性,少量的钒能使钢的组织变细,降低热敏感性;硅(Si)可提高钢的弹性、可塑性,改善可淬性,但降低了钢的可塑性;镍(Ni)能提高钢的韧性和可塑性,改善耐蚀性,但钢的硬度略有降低;钻(Co)能使钢的耐磨性提高,但降低可淬性。
          目前,国内圆锯片主要用碳素工具钢T8A和弹簧钢65Mn制造,带锯条主要由65Mn、T8、T8A制造,而60s12Mn、50CrVA、50CmMn等为试验新的带锯条钢种。国外圆锯片用0.75%<C<1.0%的碳素工只钢和性能类似的合金工具钢制造;带锯条用碳素工具钢或含Ni的合金工具钢、铬钒钢等制造。对于带锯条用钢,国外一种意见认为应增加Ni和V的含量,最好含N=1%-1.5%,而含V少量;另一种意见则认为应增加Cx和N的含量,其中Gr=1.5%,N=1.8%~2.5%。一致认为S、P的含量应小于0.02%。这些都是有待研究的问题。
         对于高生产率的木工机味使用的刀具如创刀、铣刀等,多用高速钢,如W18C4V等。高速钢因为价格较高,所以多做成复合刀具,即把高速钢用焊、锻等方法镰在刀具的刃口上,这样既节省了高速钢又增加了刀具的磨性。
         当加工有胶层的产品时,由于胶料具有磨料的作用,使刃口迅速变钝。为此,越来越多地使用硬质合金焊接和机械装夹的木上刀其,以延长刀具的使用寿命。硬质合金圆锯片已经被广泛地应用在国内木材T业中。在远择硬质合金做木工刀具时必须要注意以下几点:
          (1)木工刀具应选用韧性较大的YG类硬质合金。在YG类中,一方面随Co含量的增加,6增加,较耐冲击,并且刃时利落少,使刀具刃磨锋利。另一方面当Co的含量增加时,因为WC含量相应减少,使合金耐磨性下降。此外,C的含量高时(例如YG15),当温度超过400℃以后,6会显著降低。所以,当选用YG类时必须按刀具的工作条件而定。当切削速度高,冲击载荷较大时,选用Ca含量较多的YG类,当U4小时,为了更合理地利用硬质合金的硬度和耐磨性,应该选用含Co较少的YG类。目前国产的硬质合金以YC25耐冲击性能最好。例如锯片,由于是在冲击载荷下锯切木材宜采用耐冲击的硬质合金,因此锯齿多用YG6、YG8等.
    (2)YG类中有粗颗粒、细颗粒和一般颗粒之分。成分相同时,粗颗粒合金的强度高而硬度和耐磨性稍有下降。细颗粒合金能提高硬度,增加耐磨性,而强度无明显降低。例如YC6C,YG6,YG6X,这三种材料含Co相同,但是强度有所不同。
    YG6:6=1.42GPa(145kg/mm2),HRA89.5
    Y66X:6=1.37GPa(140kg/mm2),HRA91。
    YC6C:6-1.47 GPa( 150 kg/'mm). HRA88 5.
         (3)硬质合金较脆,要按其牌号和被加工材料、进给速度等切削条件,合理地选择楔角后才能用于木材加工(图10-2)。
    从图10--2可见,在选择牌号时先要考虑被加工材料的性质。例如,层积板的硬度大,加工时切削速度不能太大,这样受到的冲击载荷较小,所以选用YG6。而当加工软木时,由于木材本身硬度小,因此切削速度可以提高,选用YG15。若选用的硬质合金是耐冲击的,楔角可以选小些,如加工软木选用YG15,楔角B可以小些(45°-50°),但是其加工质量较差。
        (4)正确地选择硬质合金的牌号后,还要合理地选择硬质合金制品的型号,即选择制品的形状。其中国内切削用硬质合金制品有24种形状,分为A,B,C,D,E,F六类239种规格。
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