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大理石框架锯钢带断裂现象与特征研究浅析

2018-11-24  来自: 泉州新新途金刚石工具有限公司 浏览次数:309

前                 言

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"框架锯钢带"的定义:是指安装在大理石框架锯机中用来切割荒料的合金基体。目前市场上按材质分为:C75S、C75ni8、c75cr1、SKs51几种牌号;按厚度来分有:1.5mm、1.7mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm;按长度来分有:4450mm 4400mm 4350mm4300mm 4200mm 4100mm 

3800mm等规格。目前由欧洲国家提供的质量可靠。

框架锯钢带有关质量要求内容是很多且繁杂,但其中重要的二点:一是钢带的抗拉强度和刚性;其二就是钢带的断带率;尤为重要的是断带的风险很大,轻则引起板面错位不平整,重则引起拉板倒料,损失巨大!今就本文以下几点来抛砖引玉。

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目录

一、钢带断裂现象与特点

二、钢带断裂的分类

三、钢带断裂的宏观断口特征

四、断裂过程及如何有效的防止钢带的断裂

      五、总结

 

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一、钢带断裂现象与特点:

1、引起钢带断裂的两个主要外力为变动载荷和循环应力。

①、变动载荷是指:钢带在生产当中单位横截面积受到的载荷的大小、方向并随着时间变化的载荷,其单位面积上的平均值为变动应力。

②、变动应力可分为:周期变动应力(也称循环应力)和无规则随机变动应力。

③、生产当中机器往复切割时,其变动应力多为循环应力;

当钢带本身材质差异和冷轧不匀,及热处理工艺差异后处理不当,所造成的缺陷而造成易断裂外,另外,还集中反映在以上应力的集中点。

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循环应力呈随机变化,(如:钢带垫铁位断裂)工作应力随时间随机变化(如:钢带焊接次数造成应力集中断裂)。

2、钢带在变动应力和应变长期作用下,由于积累损伤而引起的断裂现象称为“钢带的金属疲劳”。

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疲劳的破坏过程是材料内部薄弱区域的组织在变动应力作用下,逐渐发生变化和损伤积累、开裂,当裂纹扩展达到一种程度后,发生突然断裂的过程,是一个从局部区域开始的损伤积累,引起整体断裂的过程;例如:钢带本身生产过程中的边缘缺口打磨或碰撞豁口,都会先于其他地方面产生断裂。

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二、钢带断裂的分类:

1、钢带断裂可按不同方法对断裂形成分类:

①、按应力状态分:弯曲金属疲劳断裂,扭转疲劳断裂、拉伸疲劳断裂、摩擦接触疲劳断裂及复合因素断裂;

②、按环境与接触情况分:大气疲劳、腐蚀疲劳(针对这一点,目前新途排锯已研发出一种喷涂树脂材料的方法来有效的保护钢带,尤对白石切割起到关键性作用)、高温摩擦、热接触疲劳断裂等;下图腐蚀断裂:

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③、按应力高低和断裂寿命分:高周疲劳和低周疲劳;

2、钢带断裂的特点:

①、该破坏是一种潜藏的突发性断裂,在静载下显示韧性或脆性破坏的,钢带在断裂前均不会发生明显的塑性变形,都是呈脆性断裂。

②、断裂属低应力循环延时断裂,对于钢带断裂的寿命预测和科学界定值(如复焊次数,单条拉力、钢带的厚薄度)就显得十分重要;

③、钢带对缺口、裂纹及组织等缺陷十分敏感,对缺陷具有高度的选择性。因为缺口和细小的裂纹会引起应力的集中,会加大对材料的损伤作用,钢带组织缺陷(夹杂、疏松、白点、脱碳等)将降低材料的局部强度,二者综合会加速钢带的断裂。

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曾经有欧洲知名钢带销售总监对我说过:钢带边缘不能有直角边,必须在出厂时就磨边倒角,一个拥有平滑而U形边的钢带更不容易断裂;他讲了一个故事:“彗星”号是世界上一种正式投入航线运营的民航客机,然而,在1953年5月至1954年4月的一个月中,竟有三架客机在空中解体,机毁人亡,事故分析表明,其中两次空难的原因都是飞机密封座舱的矩形舷窗直角框角上出现裂纹,引起金属疲劳而断裂。后来,人们对飞机重新设计,加固了机身,采用椭圆形舷窗,才使疲劳问题得到了很好的解决(注意中国高铁车窗全是椭圆窗角)。

这是指钢带出厂时,另一个就是复焊时的打磨,此过程也是决不能形成磨削纵向切割划痕,否则,一样造成疲劳集中裂纹。

下图打磨痕纹:

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三、钢带断裂宏观断口特征

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钢带断口保留了整个断裂过程中的所有痕迹,记载着很多断裂信息,具有明显的形貌

特征,而这些特征又受材料性质、应力状态、应力大小及环境因素的影响。因此,对钢带断口的分析是研究断裂过程,分析断裂原因的一种重要方法。

钢带断裂经历了一个裂纹萌生和扩展的过程,由于应力水平较低,因此,具有较明显的裂纹萌生和稳态扩展阶段,相应的断口上也显示出疲劳源,疲劳裂纹扩展区与瞬间断裂区的特征。

钢带断裂源是裂纹萌生的策源地。

位置:多出现在缺口、裂纹、划痕、腐蚀坑等相关位置,但若材料本身存在着严重的冶金缺陷,(缩孔、伯析、白点等)也会形成断裂源。

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断裂源处表面受反复挤压,摩擦次数多会比较光亮,而且表面硬化,该区硬度会有所提高。钢带断裂源可以是一个,也可以是多个,它与钢带应力状态及过载程度有关。如:单向弯曲(向安装垫铁位仅一个弯曲源区,双向反复弯曲可出现两个疲劳源断裂区(如:打表不准,有较大轨迹差就会造成锯条的左右弯曲,弯曲到某种次数后超过锯条载荷而断裂)断裂源区越光亮,相连的疲劳区越大,就越先产生;反之,产生的就越晚。

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钢带断裂的宏观特征:断口较光滑并分布有贝纹线(或海滩花贝壳样)有时还有裂纹扩展台阶。

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断口光滑是疲劳源区的延续,其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱。产生的原因:一般认为是因载荷变动引起的,因为拉锯在运转的同时,常伴有启动、停歇、加刀、荒料抬升加速的过程等,均要在裂纹扩展前留下弧状贝纹线痕迹。

断裂贝纹线较细密,表明裂纹扩展较慢,远离断裂源区贝纹线较稀疏、粗糙,表明此段裂纹扩展较快,这就是钢带为什么断裂前会先开一个小裂纹,到后来一下子就断裂的原因,这个时候只要我们去勤检查,然后把开裂的钢带及时更换掉,就不至于造成瞬断,给荒料造成拉板的损失。

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四、钢带断裂裂纹萌生过程,也是金属材料的疲劳过程。

位置:钢带材料薄弱区和高应力区。

过程:通过不均匀滑移,微裂纹形成及长大而完成。

定义标准:常将0.05-0.10mm的裂纹定为裂纹疲劳裂纹核,对应的循环周期为裂纹萌生区。

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有关裂纹萌生的时间长短与应力水平有关,低应力时,疲劳的萌生期可占整个寿命的大半以上,会大大延长锯条的寿命,所以,后续低温焊接、高目数磨料的打磨、锯条合理的弧度、合理的张力调整和安装弧度的科学规划,都是确保钢带不断裂或少断裂的关键。

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五、总结

由于时间关系,本人只整理到这里,很多图片都来不及标注释点和整理,希望大家共同探讨和研究,文中提到的各种有关参数,各有不同数据,有需要了解的,欢迎私下交流,因为,毕竟这关系到很多人吃饭的技艺。

 

谨以此文献给

毕身致力于大理石框架锯切割事业的同仁们!


关键词: 大理石框架锯钢