[ 發布日期:2003/8/30 5:55:16 ] 瀏覽人數: 1251692
一、前言
眾所周知,圓鋸片基體的復焊次數多少是判斷基體質量優劣的最重要指標。在未使用前怎樣客觀判定基體質量呢?用測定基體在靜止狀態下張力分布指標來解決可以說是一種實用方法。張力分布是反映基體剛性好壞的具體數量的指標;w的剛性與它本身的厚度和硬度有關外,還與它自身的張力分布有關。由于基體的特殊性,它的直徑與厚度比很大(例如:φ1600,為1585÷7.5=211.2)。所以,基體的內應力就可以簡化為二維平面問題進行處理。靜止狀態下圓鋸片的內應力的徑向應力就是張力。張力是拉應力和壓應力的總稱,拉應力可使片體的剛性增大,而壓應力可使片體的剛性減弱,張力的分布均勻情況則反映基體使用的優劣。
二、基體內應力的產生和存在
本文所述的內應力均指殘余應力,其方向與作用力相反。對圓鋸而言,我們感興趣的是內應力在徑向上的應力(即張力)。了為照顧習慣的叫法,本文有時叫內應力或叫張力,其實都是徑向應力。
金屬材料都是由許許多多的晶粒所組成,而晶粒又是由一定結構的晶格點陣重復排列構成。金屬受力要變形,當外力消除后,總是有部分內應力被殘留在金屬內部,我們稱之為殘余應力。注意,這種殘余應力的方向與作用力相反,其大小與作用力有一定的關系。殘余應力通常劃分為宏觀應力和微觀應力。
金屬的外形明顯發生改變,實質是晶粒變形的結果。例如,空冷到室溫的熱應力和基體高速旋轉產生的徑向應力。前者因溫度下降而產生收縮力,后者旋轉產生向外的離心力。物體外形盡管沒有明顯發生改變,但收縮力和離心力都是外力。依據殘余應力產生的定義就容易理解了。宏觀應力主要存在于晶粒內,通過升溫過程晶粒發生再結晶,從而宏觀應力消失。宏觀應力消失的程度與溫度高低有關系。就基體而言,宏觀應力是我們關注的重點。
微觀應力的晶格畸變所產生(例如鋼鐵淬火獲得馬氏體——體心立晶格發生嚴重畸變)。這種應力主要存在于晶格內。晶格的回復涉及到原子的移動問題,氫通過升溫方法很難消除微觀應力,只是有所減小而已。況且外力決不會引起晶格畸變。
殘余應力究竟有多大?請注意這樣的實事:冷加工可使金屬的強度提高(如冷撥鋼筋),淬火鋼可使淬火工件產生很長的裂紋。用X光測試應力給出非常大的數值。目前測試基體張的方法,所測得到1-2mm以下的移值理解成張力顯然是欠妥的。
針對圓鋸片基體生產工藝過程,宏觀應力來源主要有:(1)淬火加回火空冷到室溫所產生的熱應力。(2)校正基體所產生的冷加工應力。(3)砂瓦磨削基體表面所產生的磨削應力。另外基體在高速旋轉時所產生的徑向應力。
(1)熱應力:眾所周知,物體通常熱脹冷縮,在冷卻過程中在溫度遞變現象。熱脹冷縮產生的力是很大的;w在兩個厚厚的壓盤壓緊下,從回火糧中取出在空氣中空冷到室溫。在冷卻過程中由于有溫度遞減存在,同時有熱脹冷縮現象發生。最終導致基體中心區域存在壓應力,外圓區域存在拉應力;w表現為內軟、外硬。這種現象基體尺寸增大而趨向明顯,同時與基體在壓盤中的位置和冷卻環境有關。熱應力穩定性較好,其內應力分布一般比較均勻。熱應力是基體中張力的主要來源。
(2)局部校正所產生的冷加工應力:敲擊瞬時點接觸所產生的作用力非常大;w的校正都是局部操作,不是點狀,就是線狀。校正所產生的冷加工應力,均勻性較差,它所影響的區域也有限,同時穩定性也較差;w校正前后所測試的位移值有微小的變化,可證實校正確實起到了調正基體張力值的作用。我們必須認識到:校正是改善
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(3)砂瓦磨削基體所面的產的磨削力:根據筆者推論,基體的磨削應力層約有8ц(已擴大近一倍);w表面層的磨削應力是較均勻的,由于應力層厚度有限,所以對基體的張力影響有限的。磨削影響基體剛性的原因是:厚度有所減薄;基體表面層的較高層因磨削而被磨掉。
(4)基體高速旋轉所產生的徑向應力:筆者在《
石材http://www.stonebuy.com/》上已發表過空轉基體徑向應力的理論計算,計算結果指出:徑向應力在中心孔和外圓邊沿均為零,而在半徑1/4-1/3的環形帶內最大。當基體停止旋轉后,在1/4-1/3半徑的環形內有壓應力存在。這種壓應力隨著在體旋轉時間的增加而不斷增大。因此,基體內軟現象愈加明顯。旋轉是基體出現內軟的原因之一。
三、基體校正調節張力的機理
在徑向上,以作用力點為分界點把徑向分為兩段,分附近的晶粒向外、向里發生變形。由于基體是連續整體,向外、向里變形均受到抵抗。分界點向外的徑向產生壓應力、而界點向里的徑向產生拉應力。校正后外硬程度有所減弱,而減弱的程度與作用力大小和作用力點的位置有關。通常用很大的力敲擊接近基體外圓的邊沿時外硬減弱非常明顯。例如:基體圓周邊硬時,在迫近水槽底部打擊一圈后外硬明顯減弱。若用力過大還會出現外軟現象。校正后再測試位移發現位移值減小,用力過大還會測出負位移。同樣的道理,當基體外軟時,打擊接近法蘭盤尺寸的內圓,則外軟有所減弱。從力學觀點分析,基體顯示的張力是晶料內殘余應力在徑向方向的矢量和。由于校正所增加的冷加工應力的出現改變了矢量和的值,故原始的張斬值有所變化;w校正前后所測試的位移值發生微小變化,說明了校正的作用。
基體外硬或外軟是相對內軟或內硬而言,并不表示絕對概念。針對圓鋸片基體,嚴格說每個基體外硬或外軟是不能相比較的。但是,對于同一家制造廠來說,因材料和制造工藝沒有變化,同一規格尺寸的基體相比較也是可以的。從張力角度考慮,理想基體是位移為零,張國的穩定較好。
四、張力的測定方法
目前最流行的測試方法是:施力工具固定在支架上,測試工具固定在滑動軌道上。選擇合理固賓的作用力點A和測試點B。OB┸OA、O為轉動軸;w呈靜止垂直懸掛狀態。
基體的中心孔安裝在能自由轉動的O點軸上,用合適的法蘭盤緊固住。施加恒定的作用力頂壓基體下半圓使其向外變形,同時在B點位置測試基體偏離靜止狀態的位移值。去掉所施加的力、平衡緩慢轉動基體。靜止、施力、再測試。依次重要操作可測得許多位移值。
以任意長的半徑在紙上劃個整圓,把圓的圓周曲線作為零點,以任意點為起點標定角度。第一次測試為零角度(以A點或B點計均可),而對應測試的位移值記錄下來。把它們依次填寫在所繪制圓的內外兩側。繪制點的集合體就是張力分布。在施加力不去掉情況下,使基體平衡緩慢轉一周,用微機連續記錄位移值,經微機處理打印,便猁張力分布圖。
位移的正負是這樣規定的:基體垂直自由懸掛來施力時,測試點處的基體位置為零。施力后,測試點片的基體向外變形(與作用反方向),則規定位移為負。若未發生變形,則位移零。
通常為了提高測試位移值的靈敏性,施力點和測試點跟水槽底部比較近。所以測試結果只反映外硬或外軟。正位移表示外硬,負位移表示外軟。外硬說明基本愛拉應力、外軟說明受壓應力,位移值為零說明張力為零,位移的絕對值表示外硬或外軟的程度的大小。
早期使用的人工測試方法是:用手抬起基體的一端,以平尺為基準線,平尺橫放在基體的中心,基冷線與基體表面接觸,并且基冷線與抬起最大的徑向盡可能垂直、觀察基體表面偏離基準線的高低,F在所使用的測試方法是早期方法的改進和發展。其優點是:測試過程消除了人為因素的影響;給出量化的直感的結果;檢測簡單便利。
五、分析測試結果和測試時應注意的事項:
分析測試結果時應考慮以下方面:
從理論上講、把測試獲得的位移稱做張力有些欠妥。但它可以反映張力的變化;
測試結果表示外硬或外軟是指個體基體自身的相對情況而言。有時會發生測試結果滿意,而使用效果卻不理想;
張力分布的圓形程度只說明張力分布的均勻程度。
測試時,應注意以下幾點:
1、施加力必須恒定。從測試精度考慮、施力點和測試點接近水槽的底部為好;
2、測試基體應力應為靜止狀態,若需要轉動,應平衡緩慢轉動;
3、法蘭盤緊鎖的程度要盡可能一樣;
4、校正過的基體檢查合格后,應放置一段時間再經檢查合格后出廠;
5、留作校準的標準基體最好不經校正。
六、結束語
1、基體的內應力主要來源于回火后空冷到室溫的熱應力;
2、位移值叫做張力是不妥當的,但它可以反映出張力值有所變化,它可以較準確的反映基體的剛性好壞;
3、用位移值表示基體外硬或外軟具有自身相對比較的意義;
4、目前的測試方法盡管許多可商討的地方,但簡單便利的操作能給出描述基體剛性的量化直感效果。