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1、金刚石锯片的张力处理FACT江信有限公司(台湾)陈伟恩FACT江信超硬材料有限公司(北京)向震泽一、锯片的应力状态1-1、应力的定义（N/m㎡）当谈到材料强度的时候,必须先了解钢板表面上的任何一个点，在受到外来的合成力作用下对钢板所造成的影响符号：@（应力）单位:kgf/m㎡或N/m㎡拉张应力例如:圆棒(图1)压缩应力例如:圆柱(图2)弯曲应力例如:内建梁(图3)钢铁的抗拉试验(图4)拉张曲线图(图5)各阶段的相对应力极限如下:@:当时物件所承受之应力。@E:物件于弹性变形极限时承受之应力。@R:物件于塑性变形极限时承受之应力。弹性变形阶段:@<@塑性变形阶段:@E<@<@R最终断
2、裂阶段:@>@R物件的@E值与@R值为定植。以一般的金刚石锯片而言,其硬度及特性值大约如下:弹性极限@E=90kgf/m㎡断裂极限@R=130kgf/m㎡HRC42(洛氏硬度)1-2锯片本身具有应力的因素:冶金因素:钢材本身因材料特性,对于成形、加工、切割及热处理过程的影响而具有记忆性。加热因素:局部加热(强烈日照,焊接)因不均匀膨胀和局部体积改变所造成内应力。机械因素:敲击、锤平等必要性措施,将造成塑性变形使钢板产生局部应力。其他因素:出厂后加工、修改、撞击等造成局部变形与应力。1-3回转速度而产生的应力:在半径方向上,从内缘一点A到外缘B,其力量的作用有二型:切线方向应力---
3、@T半径方向应力---@R锯片径向与切线方向应力解析图(图6)由离心力所产生的切线和径向上的张应力有助于锯片的刚性(除非已达锯片的临界速度)@kgf/m㎡=0.41×7.85×10-6×Vm/s×106/9.81×103@kgf/m㎡=0.328Vm/s×10-3V:周速=rpm×3.14×直径/60米/秒假设直径为1.2米,转速rpm为1000转/分钟则线速度V=(1000)×3.14×1.2/60=62.8m/s总应力@kgf/m㎡=0.41×7.85×线速度(62.8)/9.81×1000=1.29kgf/m㎡总应力@=1.29kgf/m㎡远小于锯片产生变形的弹性极限@E=9
4、0kgf/m㎡断裂极限@R=130kgf/m㎡因此离心力不足以产生变形或断裂。钢板的速度效应。(图7)1-4周围热能所产生的应力：锯片的外环受热时应该却无法膨胀，对钢板内部产生了压应力@T造成无法直线纵向切割。切木材时，锯片圆周外缘的热效应是必须让锯片预先处理成“强张力”的最主要因素。但切割石材时，因为使用大量冷却水，这种热效应的影响通常不大。外部热能变化图（图8）1-5内部热能所产生的应力：通常摩擦力产生的原因有：1，切割通路受限制2，排屑困难3，切割时石块晃动摩擦力产生的热量大多集中在锯片表面或法兰附近，并将产生危险的内部应力造成“张力扩增”现象，尤其在多刀式机械核心部份冷却不
5、足时最易发生。内部让能变化图（图9）1-6切削力量所产生的应力：这是影响最大的一种应力，远超过上述的所有应力。切削变数包括：1、推送速率2、切削深度3、回转数4、齿段特性（锋利、耐磨耗）5、石材的自然特性6、机台稳定性7、操控情形在转速不变的条件下:1.推送速率增大而切深不变时,切线方向受力增加2.切削深度增大而推送度不变时,径向受力增加因切削深度不同,造成钢板在径向与切线方向受力的变化切削应力图（图10）二、预设张力:2-1环状张力处理所产生的应力:在锯片半径的一半的位置上,利用滚压机(即油压张力机),或锤击锯片两侧的固定直径部位以造成张力环,如此一来可借膨胀或不对称所造成预置的
6、应力.内部区域具有压缩应力,外环区域则具切线方向上的张应力.这样的处理对锯片的稳定性有很帮助.可以抵消外环热能及切削力量所造成的负面效应.张力处理图(图11)张应力图(图12)外环张应力内环张应力2-2圆锯片的振动通常锯片的稳定性会随速度而提高,但在超过临界速度时,锯片将因不稳定而产生不正常的切割.适当的张力处理,将提高锯片的刚性,使其自然频率升高,发生振动的临界速度亦提高,以超过一般使用时的切削速度锯片抖动的几种形式(图13)张力效应（图14）2-3金刚石锯片的张力处理目的借助“预置应力”的运用来增加锯片的稳定性、锯片使用期限、切割品质及效率。主要的好处有：1、确保稳定，尤其降低
7、外环热能所导致的伤害。2、提高自然频率及临界速度来消除振动的现象。这就是说在锯片内环区施以压应力，可以有效地消除因为高切割力量所造成的变形。三、锯片张力状态的检查3-1由变形量观察应力状态当一锯片平摆而静置时，所有的内部应力虽存在但并不能产生任何变形。但若是将锯片施加外力以造成弯曲变形，则内存的应力将会助长变形量更加明显，观察这些变形量便可了解锯片内部所存留的应力状态。3-2用刀口尺检查---锯片水平放置：适用在锯片直径小于1.2米时，观察当锯片变形时与刀口尺间的间隙
