Ποιοτικές λεπίδες πριονιών τριβής

Οι ποιοτικές λεπίδες πριονιών τριβής κατασκευάζονται πάντα από ειδικούς τύπος χάλυβα, οι οποίοι έχουν σχεδιαστεί γι' αυτά τα εργαλεία. Χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα χάλυβας τύπου 1.2235 χρωμίου-βαναδίου και χάλυβες νικελίου, ανοπτημένοι και με θερμική σκλήρυνση, καθώς εγγυώνται ανώτερη αντοχή σε λογικό κόστος. Επί του παρόντος αποτελούν την καλύτερη επιλογή, για λεπίδες θερμής κοπής και τριβής.

Drawing A :  Friction tooth shape A2 suitabl for carbon steel friction cutting with material cutting temperature less than 100°C. Maximum wall thickness of tube 7 mm. Recomende cutting speed 80 – 150 m/minute.

Drawing B :  Friction tooth shape ST for hot cutting on rolling billets, pipes and structural steel with temperature over 600°C.

Drawing C :  Fricton tooth shape ST with facet for hot cutting on rolling billets, pipes and steel profiles with material temperature over 800°C.

Οι λεπίδες πριονιών θερμής κοπής και τριβής με διάμετρο έως 2500 mm, είναι εργαλεία υψηλής αποτελεσματικότητας, τα οποία κατασκευάζονται από χαλύβδινα ελάσματα αποδεδειγμένης ποιότητας, με τάση εφελκυσμού από 850 έως 950 N/mm2. Οι λεπίδες πριονιών τριβής χρησιμοποιούνται για την κοπή χαλύβδινων σωλήνων και προφίλ με χαμηλή θερμοκρασία λειτουργίας, δηλαδή με θερμοκρασία υλικού έως 250° C. Κατασκευάζονται από χάλυβα χρωμίου-βαναδίου (DIN 1.2235) και υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία για να φθάσουν στη βέλτιστη αναλογία ειδικής αντοχής και σκληρότητας, η οποία είναι κατάλληλη για την κοπή του υλικού με υψηλή περιφερειακή ταχύτητα κοπής. Η κύρια κοπή περιλαμβάνει την τήξη του υλικού στη θέση κοπής, η οποία προκαλείται από οδόντες ειδικού τύπου.

H GSP - High Tech Saws, s.r.o. μπορεί να κατασκευάσει αυτά τα εργαλεία με κωνικότητα ή κοίλη λείανση. Παρέχεται επίσης η δυνατότητα επιλογής της διαμέτρου φλάντζας, του αριθμού δοντιών, της διαμέτρου κεντρικής οπής, του πάχους, του αριθμού και της διαμέτρου οπών οδήγησης. Οι λεπίδες πριονιών θερμής κοπής και τριβής χρησιμοποιούνται για την κοπή πλακών - τετράγωνων πρισμάτων - ελασμάτων - προφίλ σωλήνων. Οι λεπίδες πριονιών θερμής κοπής χρησιμοποιούνται για την κοπή μετάλλων σε θερμοκρασία που υπερβαίνει τους 850° C. Κατά την κοπή μετάλλων σε θερμοκρασία κάτω των 250° C, χρησιμοποιούνται λεπίδες πριονιών τριβής. Και οι δύο μέθοδοι κοπής αποτελούν κοπή τριβής.

Η θερμότητα τριβής στο διάκενο κοπής παράγει θερμοκρασίες οι οποίες φέρνουν το υλικό σε μια μαλακή, σχεδόν πλαστική κατάσταση. Για να απομακρυνθούν τα υπολείμματα από το διάκενο μεταξύ των δοντιών, απαιτείται έντονη ροή ψυκτικού (κατά προτίμηση υπό υψηλή πίεση) για να επιτευχθεί μια αποτελεσματική κοπή. Η απαιτούμενη ταχύτητα κοπής είναι Vc=100-140 m/sec.

Ανάλογα με το υλικό που πρόκειται να κοπεί, η τροφοδοσία που επιτυγχάνεται είναι Vf=80-2000 mm/min. Η γεωμετρία και το βήμα των δοντιών καθορίζονται από τη διατομή και την ποιότητα (ανάλυση) του υλικού που θα κοπεί και της μηχανής πριονίσματος. Η θερμική επεξεργασία των λεπίδων πριονιού των 1200-1250 N/mm² (με διάμετρο έως 1000 mm) ή η σκλήρυνση των δοντιών έως Rockwell C 58 (με διάμετρο έως 2500) παρέχουν αύξηση τόσο στη διάρκεια ζωής των λεπίδων όσο και στον αριθμό των κοπών που επιτυγχάνονται προτού απαιτηθεί τρόχισμα.

Αυτό το υλικό προσφέρει τον καλύτερο συμβιβασμό μεταξύ αντοχής στην κόπωση, αντοχής στις ρωγμές και κόστους. Ο τύπος χάλυβα 1.2604 μολυβδαινίου του βολφραμίου χρησιμοποιείται επίσης σε συγκεκριμένες εφαρμογές, όπου η υψηλότερη αντοχή στην κόπωση και ο αυξημένος χρόνος επεξεργασίας είναι αποφασιστικής σημασίας. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους, ο χάλυβας 1.2604 μολυβδαινίου του βολφραμίου, επιλέγεται μόνον εάν όλοι οι άλλοι τύποι χάλυβα δεν διαθέτουν την απαιτούμενη απόδοση. Οι λεπίδες πριονιών σκληραίνονται σε εξειδικευμένα κέντρα θερμικής επεξεργασίας (σκλήρυνσης) για λεπίδες πριονιών και παρόμοια προϊόντα, σύμφωνα με τις τελευταίες δυνατότητες της τεχνολογίας.

Οι ποιοτικές λεπίδες πριονιών τριβής σκληραίνονται για τη βελτίωση της αντοχής τους και για καλύτερη συντήρηση, καθώς δεν απαιτούνται εργασίες συντήρησης εκτός από νέο τρόχισμα. Επιπλέον, μόνον οι σκληρυμένες λεπίδες προσφέρουν ανώτερη επιπεδότητα, ακτινωτή και πλευρική διαφυγή και κατάλληλη σφυρηλάτηση. Η προτεινόμενη σκληρότητα κυμαίνεται μεταξύ 42 και 46 HRc, αλλά ενδέχεται να ποικίλλει, ανάλογα με την εκάστοτε εφαρμογή και τις προτιμήσεις του χρήστη. Τα δόντια είναι λειασμένα στη λεπίδα πλήρους σώματος, για τη διασφάλιση υψηλότερης ακρίβειας, παρόμοιας ή ακόμη και ανώτερης από την ποιότητα των τροχισμένων δοντιών. Το σχήμα των δοντιών είναι κατάλληλο για να επιβοηθά την απομάκρυνση των θραυσμάτων από το διάκενο μεταξύ των δοντιών. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι λεπίδες παρέχονται με κοίλη λείανση και στις δύο πλευρές, για να αποτρέπεται η εμπλοκή της λεπίδας κατά τη διάρκεια της χρήσης και για να μειώνεται ο σχηματισμός ρωγμών. Ωστόσο, οι λεπίδες πριονιών τριβής παράλληλης λείανσης παρουσιάζουν συχνά εξ' ίσου καλή απόδοση και είναι περισσότερο οικονομικές. Η παραγωγή των λεπίδων πριονιών τριβής απαιτεί αυστηρούς ποιοτικούς ελέγχους, καθώς οι υψηλές ταχύτητες κοπής και η ακραία κόπωση δεν επιτρέπουν αποκλίσεις από τις αντοχές της παραγωγής, προκειμένου να αποφευχθούν πιθανές καταστροφικές συνέπειες.

Για την επίτευξη της απαραίτητης σταθερότητας κατά τη διάρκεια της κοπής, η προτεινόμενη αναλογία διαμέτρου/πάχους κυμαίνεται από 0,6 έως 1,0 % της διαμέτρου, δηλ. μια λεπίδα 500 mm θα πρέπει να έχει περίπου πάχος... 3 - 5 mm. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το πάχος της λεπίδας, σε συνδυασμό με το πάχος του υλικού που πρόκειται να κοπεί, καθορίζουν την απαιτούμενη ισχύ των μηχανών πριονίσματος. Εάν το μηχάνημα είναι υπερβολικά αδύναμο για την εφαρμογή ή για τη λεπίδα πριονιού τριβής η οποία χρησιμοποιείται, τότε η επίπτωση στα χαρακτηριστικά κοπής θα είναι αρνητική. Τα χαρακτηριστικά κοπής επηρεάζονται επίσης από το σχήμα και το βήμα των δοντιών. Παρότι χρησιμοποιούνται και άλλα σχήματα δοντιών, το σχήμα δοντιών που χρησιμοποιείται συνηθέστερα είναι το σχήμα «ράμφους παπαγάλου» το οποίο έχει αναδειχθεί σε βιομηχανικό πρότυπο. Η γωνία κλίσης θα πρέπει πάντα να είναι αρνητική, ούτως ώστε: α) να διατηρούνται χαμηλά τα φορτία δοντιών, προκειμένου να ελαχιστοποιείται η μεταφορά θερμότητας στα δόντια των λεπίδων και β) να επιβοηθείται η απομάκρυνση των θραυσμάτων/πριονιδιών από το διάκενο των δοντιών.

Κατά συνέπεια, αν η γωνία είναι 0° ή ακόμα και θετική, ο χώρος για θραύσματα στο διάκενο των δοντιών περιορίζεται και οι δυνάμεις τροφοδοσίας μπορεί να φθάσουν πολύ υψηλές τιμές, ούτως ώστε να προκληθεί ρωγμή, η οποία ξεκινάει συνήθως από τα διάκενα των δοντιών και συνεχίζεται προς το κέντρο της λεπίδας. Συχνά χρησιμοποιείται ένα συμμετρικό, τριγωνικό σχήμα δοντιών (30°/30°). Αυτό το σχήμα δοντιών έχει εξαιρετική αρνητική γωνία κοπής και προσφέρει το πλεονέκτημα ότι η λεπίδα μπορεί να λειτουργήσει και προς τις δύο κατευθύνσεις. Είναι δύσκολο να δοθούν συστάσεις σχετικά με το βήμα των δοντιών για συγκεκριμένες εφαρμογές. Γενικά, 280 - 350 δόντια για λεπίδες με διαστάσεις από 400 ∅mm έως 800 ∅mm λειτουργούν καλά στις περισσότερες εφαρμογές και αντιστοιχούν σε βήμα δοντιών 5 - 7 mm. Το βήμα και κατά συνέπεια ο αριθμός των δοντιών για την εκάστοτε διάμετρο καθορίζονται κανονικά από τον αριθμό των δοντιών που απαιτείται να είναι ενεργοί, δηλ. σ' επαφή με το υλικό το οποίο κόβεται ανά πάσα στιγμή. Γενικά, 4 έως 8 δόντια θα πρέπει να χρησιμοποιούνται στην κοπή μικρών και μεσαίων διατομών και 8 έως 12 δόντια στην κοπή μεγάλων διατομών. Υπερβολικά μικρός αριθμός δοντιών περιορίζει τους ρυθμούς παραγωγής και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητους κραδασμούς.

Αντίθετα, υπερβολικά μεγάλος αριθμός δοντιών ενδέχεται να περιορίσει το χώρο στο διάκενο των δοντιών, με τις πιθανές συνέπειες που αναφέρονται παραπάνω. Το ύψος των δοντιών είναι περίπου το 90% του βήματος των δοντιών (δηλ. ένα βήμα δοντιών των 6 mm αντιστοιχεί κατά προσέγγιση σε ύψος δοντιών 5,4 mm). Οι λεπίδες πριονιών τριβής μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε στατικές μηχανές πριονίσματος, καθώς επίσης και σε κινητές μηχανές πριονίσματος. Κάποιες από τις βασικές εφαρμογές είναι η επιμήκης κοπή χαλύβδινων σωλήνων με διαφορετικά πάχη τοιχωμάτων και προφίλ χαλύβδινης κατασκευής. Τα πριόνια τριβής χρησιμοποιούνται επίσης από κατασκευαστές χαλύβδινων δοκών, σχαρών, συρματοπλεγμάτων περίφραξης και πολλών άλλων εφαρμογών, όπου απαιτείται οικονομικός και γρήγορος διαχωρισμός των υλικών. Οι λεπίδες πριονιών τριβής δεν είναι κατάλληλες για χρήση σε ράβδους από συμπαγή χάλυβα. Η σωστή χρήση των λεπίδων πριονιών τριβής, όπως υποδηλώνει και το όνομά τους, διαφέρει από τους περισσότερους άλλους τύπους πριονιών. Οι λεπίδες πριονιών τριβής, σε αντίθεση με τις λεπίδες πριονιών ψυχρής κοπής, λειτουργούν σε πολύ υψηλή ταχύτητα. Η μέθοδος πριονίσματος μιας λεπίδας πριονιού τριβής συνίσταται στην κοπή μέσω θερμής τριβής. Η θερμότητα τριβής στην επιφάνεια κοπής, παράγει θερμοκρασίες οι οποίες φέρνουν το υλικό σε μια μαλακή, σχεδόν πλαστική κατάσταση. Η απαιτούμενη ταχύτητα της κοπής είναι Vc = 100-140 m/sec, σε ταχύτητα λεπίδας κατά προσέγγιση 3000-4000 rpm, ανάλογα με τη διάμετρο των λεπίδων (βλ. τύπους στο παράρτημα). Η λεπίδα ουσιαστικά δεν κόβει το υλικό, αλλά το διαχωρίζει ή το αποχωρίζει.

Η ταχύτητα δεν θα πρέπει ποτέ να είναι χαμηλότερη των 100 m/s , καθώς τα πριόνια δεν είναι σχεδιασμένα για να λειτουργούν υπό τέτοιες συνθήκες. Υπάρχει ο κίνδυνος εμφάνισης ρωγμών, θραύσης και μόνιμης παραμόρφωσης του εργαλείου. Επίσης δεν συνιστώνται ταχύτητες που υπερβαίνουν τα 140 m/s καθώς δεν μπορεί να διασφαλιστεί ότι οι λεπίδες πριονιών αντέχουν σε τέτοιες δυνάμεις. Άλλος ένας παράγοντας που είναι δύσκολο να καθοριστεί είναι ο ρυθμός τροφοδοσίας. Δεν μπορεί να δοθεί κάποια συγκεκριμένη σύσταση, καθώς ο ρυθμός τροφοδοσίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μηχανή πριονίσματος, τον σχεδιασμό και τη συντήρηση των λεπίδων, καθώς επίσης και από το υλικό που πρόκειται να κοπεί. Ο ρυθμός τροφοδοσίας μπορεί να προσαρμοστεί, με σκοπό τη βελτιστοποίηση της σχέσης μεταξύ παραγωγικότητας και φθοράς των λεπίδων. Εάν ο ρυθμός είναι πολύ χαμηλός, τα εμπλεκόμενα δόντια στην κοπή τείνουν να υπερθερμανθούν και η εξαιρετικά ταχεία ψύξη κατά την απομάκρυνσή τους από την κοπή μπορεί να προκαλέσει παραμόρφωση και ρωγμές. Εάν ο ρυθμός είναι πολύ υψηλός, κάθε δόντι θα υποστεί δυνάμεις υψηλότερες από τις δυνατότητές του (όριο θραύσης), οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν ρωγμές που θα ξεκινήσουν από το διάκενο μεταξύ των δοντιών και να τα αποσχίσουν.

Καθώς το πριόνι τριβής λιώνει την κοπή μέσω της θερμότητας τριβής, οποιαδήποτε ψύξη πριν ή κατά τη διάρκεια της κοπής θα πρέπει να αποφευχθεί σε κάθε περίπτωση, προκειμένου να επιτευχθούν οι απαιτούμενες θερμοκρασίες. Μια υπερβολική ή βαριά ροή ή η επαφή με οποιουδήποτε είδους ψυκτικό, ιδιαίτερα στην περιοχή επαφής (κοπής), θα εμποδίσει την ομαλή κοπή της λεπίδας και θα προκαλέσει το «κρέμασμά» της (εμπλοκή) μέσα στο υλικό και τη διακοπή της λειτουργίας της. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ψύξη μπορεί επίσης να ενισχύσει τον σχηματισμό ρωγμών. Η ψύξη μετά την κοπή με χρήση γαλακτώματος μπορεί να αυξήσει τη διάρκεια ζωής της λεπίδας, ωστόσο θα πρέπει να πραγματοποιούνται μετρήσεις για να εμποδίσουν το ψυκτικό να ωθηθεί πίσω στην περιοχή κοπής. Αν η ταχύτητα λειτουργίας ή η ροπή στρέψης της μηχανής είναι υπερβολικά χαμηλή, ενδέχεται να παρουσιαστούν τα ίδια προβλήματα.

Κατά συνέπεια, η ισχύς της μηχανής πριονίσματος έχει μεγάλη σημασία. Η άμβλυνση και η στόμωση των διακένων των δοντιών αυξάνουν την τριβή και την αντίσταση κοπής και κατά συνέπεια και την απαιτούμενη ισχύ. Επομένως η ισχύς επηρεάζει τη διάρκεια ζωής της συντήρησης καθώς και την απόδοση κοπής των λεπίδων πριονιών. Θα πρέπει πάντοτε να είναι επαρκής και να ελέγχεται συνεχώς με εξοπλισμό μέτρησης, καθώς αυξάνεται σημαντικά μόλις οι λεπίδες αμβλυνθούν και αυξηθούν τα ρινίσματα των άκρων της κοπής. Τέλος, θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι λεπίδες πριονιών τριβής υπόκεινται σε σημαντικές καταπονήσεις κατά τη διάρκεια της χρήσης και επομένως, οι λεπίδες και ιδιαίτερα τα δόντια, αρχίζουν να φθείρονται αμέσως μετά την έναρξη λειτουργίας. Η απόδοση θα μειώνεται σημαντικά, καθώς θα αυξάνεται η φθορά των λεπίδων, μέχρι ενδεχομένως τη διακοπή λειτουργίας. Το έγκαιρο τρόχισμα των δοντιών έχει μεγάλη σημασία, καθώς τα αμβλεία δόντια αυξάνουν τη συσσώρευση ρινισμάτων και ενισχύουν την πιθανότητα θραύσης των δοντιών και του σχηματισμού ρωγμών.

Συστήνεται η τακτική αντικατάσταση των λεπίδων , σύμφωνα με ένα αυστηρό πρόγραμμα συντήρησης. Η χρήση των λεπίδων για υπερβολικά μεγάλο διάστημα αποτελεί μικρή εξοικονόμηση κόστους, σε σχέση με τους κινδύνους της υπερβολικής φθοράς και της εκτός προγραμματισμού απώλειας χρόνου που μπορούν να προκύψουν. Στόχος του τροχίσματος είναι η αφαίρεση χάλυβα μέσω λείανσης, προκειμένου να απαλειφθούν ίχνη άμβλυνσης ή φθοράς, έτσι ώστε τα δόντια να έχουν καλά τροχισμένες γωνίες, αποκαθιστώντας το αρχικό τους σχήμα. Συχνά απαιτείται η αφαίρεση μεγάλης ποσότητας μετάλλου για μια πλήρη αποκατάσταση. Ωστόσο, η διαδικασία δεν θα πρέπει να εφαρμόζεται αναγκαστικά με δίσκους λείανσης οι οποίοι είναι υπερβολικά σκληροί ή με υπερβολική δύναμη, καθώς υπάρχει κίνδυνος υπερθέρμανσης και αποσκλήρυνσης (κυανής όρφνωσης) του χάλυβα.