Условия работы.

Ленточная пила – основная составляющая, а точнее главный рабочий элемент ленточной пилорамы. Распиловка бревен на ленточной пилораме производится в горизонтальной плоскости. Распиловка достигается путем перемещения пильного агрегата пилорамы с ленточной пилой по рельсовому пути при неподвижном расположении обрабатываемого бревна из любых пород древесины. Ленточная пила представляет собой тонкую бесконечную стальную ленту, на одной из кромок которой сформированы режущие зубья. Лента надевается на два шкива, один из которых – приводной, а другой – натяжной. Ленточные пилы так же, как и рамные, состоят из двух основных элементов: полотна пилы и режущей части (зубьев).

Ленточные пилы применяются в основном для распила древесины.

Основными требованиями для такого инструмента будут являться:

1. Высокая твердость и прочность (одна из прочностных характеристик – упругость, т.к. за счет своей малой толщины пила может изгибаться перед её установкой в пилораму) – это основное требование. Инструмент с недостаточной твердостью и прочностью не может резать, под действием возникающих напряжений он слишком быстро теряет форму.

2. Износостойкость – способность сопротивляться износу – процессу постепенного разрушения поверхностных слоев деталей путем отделения его частиц под влиянием сил трения.

3. Теплостойкость – способность сохранять свои свойства при нагреве. Теплостойкость необходима т.к. в процессе резанья пила может нагреваться.

4. Высокая усталостная прочность, т.к. зубья пилы испытывают циклические контактные нагрузки.

5. Ударная вязкость – так как инструмент в процессе работы может испытывать ударные или вибрационные нагрузки.

Выбор марки стали.

Принимая во внимание описанные выше требования делаем вывод что сталь используемая для инструмента должна иметь высокою твердость, износостойкость, теплостойкость, усталостную прочность. Высокую твердость нам может обеспечить инструментальная углеродистая сталь. И учитывая что высокая прокаливаемость нам для ленточной пилы не нужна (толщина ленточной пилы обычно не превышает 5-7 мм а прокаливаемость углеродистой стали 10-12 мм) и, беря во внимание экономические требования, углеродистая инструментальная сталь нам могла бы подойти. Но такая сталь не обеспечит высокою износостойкость и теплостойкость нам нужно прибегнуть к легированию.

Легирующие элементы:

1. Хром как легирующий элемент наиболее широко применяется почти во всех сталях. Он повышает устойчивость переохлажденного аустенита а следовательно прокаливаемость стали. Хром в сталях помимо повышения прочности (за счет того что хром переходит в раствор и искажает решетку) и прокаливаемости, за счет твердого нерастворимого карбида (Cr₇C₃) измельчает зерно что существенно дает повышение ударной вязкости, повышает износостойкость. За счет хрома также увеличивается теплостойкость – способность стали сохранять свои механические свойства при повышении температуры. Хром в стали повышает устойчивость при отпуске. Хром резко тормозит первую стадию, а именно распад мартенсита, твердость хромистого мартенсита сохраняется до температуры 450-500, примерно в этот же интервал сдвигается, и распад аустенита остаточного и если аустенит остаточный в закаленной стали осталось много, то при отпуске может произойти повышение твердости по сравнению с закаленном состоянием.

2. Ванадий, т.к. он образует простой карбид VC типа MeC. Этот карбид очень тугоплавкий. Карбиды MeC могут образовывать отдельные колонии, поэтому размеры частиц этих карбидов меньше (до 5 – 8 мкм), чем размеры карбидов Me₇C₃ и Me₆C, и они распределены в структуре более равномерно. Т.е. они образуются в высокодисперсном состоянии, тем самым измельчая структуру стали. Эти карбиды не дают расти зерну при повышении температуры, что повышает вязкость стали. Карбиды MeC имеют высокую твердость (2000 HV) что существенно повышает твердость и износостойкость. Благодаря ванадию имеем возможность растворять более полно легированные элементы не боясь роста зерна, получая более легированный мартенсит. Увеличивается сопротивление отпуску.

Таким требованиям отвечает сталь 9ХФ.

Химический состав стали 9ХФ:

С=0,8-0,9%

Si=0.15-0.5%

Mn=0.3-0.6%

Cr=0.4-0.7%

V=0.15-0.3%

Mo= <0.2%

Ni= <0.35%

Cu= <0.3%

Подбор режима термической обработки.

Сталь поставляется после нормализации, а затем отжига на зернистый перлит. Такая структура хорошо обрабатывается резаньем, давлением, что позволяет применять накатку, насечку, и другие высокопроизводственные методы изготовления инструмента.

Для получения высоких механических свойств (твердость, прочность) сталь подвергают закалке (850 ⁰С) с охлаждением в прессах для предупреждения искривления. Затем средний отпуск на тростит (270-350 ⁰С) с охлаждением на воздухе, для почти полного снятия внутренних напряжений, повышения упругих и пластических свойств.

Превращения, происходящие при термической обработке

Так как сталь заэвтектоидная перед отжигом проводится нормализация, для того чтобы устранить цементитную сетку, и в последующем отжечь на зернистый перлит.

Задача отжига – перекристаллизация для измельчения зерна и получения низкой твердости, а также структуры зернистого перлита. Карбиды, не растворяющиеся при нагреве, служат центрами кристаллизации карбидных частиц, выделяющихся при охлаждении и выдержке в температурном интервале перлитного превращения. Это способствует получению зернистого перлита.

Превращение перлита в аустенит при нагреве для закалки сопровождается значительным насыщением твердого раствора, и тогда достигается высокая твердость, прокаливаемость и закаливаемость.

Для повышения механических свойств (прочности и твердости) проводим закалку, получая мартенситную структуру с карбидами. Изделие нагреваем до аустенитного состояния, выдерживаем для прохождения аустенизации, а затем охлаждаем с большой скоростью в прессах для предупреждения искривления. В результате бездиффузионного распада аустенита получим мартенситную структуру.

Проводим средний отпуск в результате из мартенсита уходит часть углерода и легирующих элементов. Вследствие этого снимаются напряжения.