УПРОЧНЕНИЕ ЗУБЬЕВ ПИЛ ДЛЯ ДЕРЕВООБРАБОТКИ
HARDENING OF TEETHS OF SAWS FOR WOODPROCESSING
Марусин В.В., Щукин В.Г. (ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск, РФ)
Marusin V.V., Shchukin V.G. (Institute of Theoretical and Applied Mechanics, SB RAS, Novosibirsk, Russia)
Рассмотрены особенности упрочнения зубьев пил при их индукционной высокоэнергетической обработке.
Features of hardening of teeth of saws are considered at their induction high-energy processing.
Ключевые слова: упрочнение зубьев пил, индукционная закалка
Key words: hardening of teeth of saws, induction treating
Упрочнение рамных и дисковых пил с целью повышения ресурса их работы является актуальной задачей для деревоперерабатывающих предприятий и лесхозов. Стали 9ХФ и У10 являются базовыми при производстве пил. Пилы с напайкой (стилит и др.) не решают проблемы в связи с их малым выпуском (менее 10% всего объема пил), высокой стоимостью и сложностью технологии.
При непрерывной работе кромки зубьев пил тупятся за одну смену (7 часов) и пилы поступают на перезаточку. Наружный диаметр дисковых пил лежит в пределах (150 - 800) мм, длина рамных пил – в пределах (1000 – 1800) мм, толщина – в пределах (2 – 5) мм.
Исходная твердость стали при изготовлении пил составляет (39 – 43) HRC. Для повышения ресурса работы пил необходимо повысить твердость рабочей поверхности зуба, не допуская охрупчивания его режущей кромки.
Оборудование для разработанного процесса упрочнения пил включает в себя высокочастотный генератор с номинальной мощностью 60 кВт и рабочей частотой 440 кГц, импульсную приставку, манипулятор и индуктор. Импульсная приставка позволяет регулировать длительность импульсов закалки в диапазоне (0.001…0.999) мс с шагом 0.001 мс.
Манипулятор, оборудованный сменными держателями для рамных или дисковых пил, позволяет упрочнять зубья пил указанных выше габаритов для вариантов без развода зубьев, с разводом зубьев, с плющением зубьев, со скоростью обработки (вариант обработки – «зуб за зубом») до 2 зубьев в секунду. Индуктор, снабженный ферритовыми концентраторами, изготовлен из меди, имеет высоту рабочей части 10 мм, ширину рабочей части 6 мм. Высота рабочей части индуктора определяет предельную высоту упрочненной поверхности зуба от его верхней кромки при упрочнении зубьев пил в самом жестком варианте (толщина пилы 5 мм, максимальная разводка). Плоская рабочая поверхность индуктора, контактирующая с поверхностью зуба в момент закалки, для повышения ресурса его работы покрыта защитным слоем окиси алюминия толщиной 100 мкм, нанесенной методом детонационного напыления. Индуктор охлаждается проточной водой, длина его хвостовой части (более 30 см) обеспечивает многократные повороты головки индуктора, необходимые при перенастройке с одного профиля зуба на другой.
На рис. 1 приведены зависимости распределения твердости по высоте зуба h (в направлении от верхней кромки зуба к его основе, с шагом 1 мм) для рамных пил из стали 9ХФ толщиной 2 мм, для длительностей импульсов обработки 0.01, 0.02 и 0.03 с. Из приведенных данных следует, что при длительности импульса более 0.01 с происходит отпуск верхней режущей кромки зуба. Для дисковых разводных пил толщиной 4 мм эффект отпуска имеет место при длительностях импульсов обработки более 0.02 с.
Рисунок 1- Распределение твердости по высоте зуба для ряда длительностей импульса (сек)
Вариант использования для закалки зубьев профильных индукторов с пониженной удельной мощностью в зоне кромки зуба оказался нетехнологичным из-за многообразия толщин пил и профилей зубьев пил различных типоразмеров.
Для обеспечения высоты упрочнения зуба на уровне 10 мм при закаленной его кромке наиболее проста обработка каждого зуба в двухимпульсном режиме, вначале при длительности импульса 0.02…0.03 с, затем (для закалки кромки) – при длительности импульса 0.005 с, без какой- либо перенастройки. Для рамных пил с плющением, когда задача упрочнения по высоте зуба не ставится, достаточна однократная обработка каждого зуба при длительностях импульсов 0.004…0.006 с.
Ресурс работы рамных и дисковых пил, после упрочнения зубьев по технологии ВИЗ возрастает в несколько раз. Так, комплект дисковых пил (сталь 9ХФ, толщина пилы 2 мм, наружный диаметр 460 мм) показал ресурс непрерывной работы 25 час.