圆锯片基体张力的测试和剖析

圆锯片基体张力的测试和剖析

[ 发布日期：2003-8-30 5:55:16 ] 浏览人数： 1246521

一、前言

众所周知，圆锯片基体的复焊次数多少是判断基体质量优劣的最重要指标。在未使用前怎样客观判定基体质量呢？用测定基体在静止状态下张力分布指标来解决可以说是一种实用方法。张力分布是反映基体刚性好坏的具体数量的指标。基体的刚性与它本身的厚度和硬度有关外，还与它自身的张力分布有关。由于基体的特殊性，它的直径与厚度比很大（例如：φ1600，为1585÷7.5=211.2）。所以，基体的内应力就可以简化为二维平面问题进行处理。静止状态下圆锯片的内应力的径向应力就是张力。张力是拉应力和压应力的总称，拉应力可使片体的刚性增大，而压应力可使片体的刚性减弱，张力的分布均匀情况则反映基体使用的优劣。

二、基体内应力的产生和存在

本文所述的内应力均指残余应力，其方向与作用力相反。对圆锯而言，我们感兴趣的是内应力在径向上的应力（即张力）。了为照顾习惯的叫法，本文有时叫内应力或叫张力，其实都是径向应力。

金属材料都是由许许多多的晶粒所组成，而晶粒又是由一定结构的晶格点阵重复排列构成。金属受力要变形，当外力消除后，总是有部分内应力被残留在金属内部，我们称之为残余应力。注意，这种残余应力的方向与作用力相反，其大小与作用力有一定的关系。残余应力通常划分为宏观应力和微观应力。

金属的外形明显发生改变，实质是晶粒变形的结果。例如，空冷到室温的热应力和基体高速旋转产生的径向应力。前者因温度下降而产生收缩力，后者旋转产生向外的离心力。物体外形尽管没有明显发生改变，但收缩力和离心力都是外力。依据残余应力产生的定义就容易理解了。宏观应力主要存在于晶粒内，通过升温过程晶粒发生再结晶，从而宏观应力消失。宏观应力消失的程度与温度高低有关系。就基体而言，宏观应力是我们关注的重点。

微观应力的晶格畸变所产生（例如钢铁淬火获得马氏体——体心立晶格发生严重畸变）。这种应力主要存在于晶格内。晶格的回复涉及到原子的移动问题，氢通过升温方法很难消除微观应力，只是有所减小而已。况且外力决不会引起晶格畸变。

残余应力究竟有多大？请注意这样的实事：冷加工可使金属的强度提高（如冷拨钢筋），淬火钢可使淬火工件产生很长的裂纹。用X光测试应力给出非常大的数值。目前测试基体张的方法，所测得到1-2mm以下的移值理解成张力显然是欠妥的。

针对圆锯片基体生产工艺过程，宏观应力来源主要有：（1）淬火加回火空冷到室温所产生的热应力。（2）校正基体所产生的冷加工应力。（3）砂瓦磨削基体表面所产生的磨削应力。另外基体在高速旋转时所产生的径向应力。

（1）热应力：众所周知，物体通常热胀冷缩，在冷却过程中在温度递变现象。热胀冷缩产生的力是很大的。基体在两个厚厚的压盘压紧下，从回火粮中取出在空气中空冷到室温。在冷却过程中由于有温度递减存在，同时有热胀冷缩现象发生。最终导致基体中心区域存在压应力，外圆区域存在拉应力。基体表现为内软、外硬。这种现象基体尺寸增大而趋向明显，同时与基体在压盘中的位置

和冷却环境有关。热应力稳定性较好，其内应力分布一般比较均匀。热应力是基体中张力的主要来源。

（2）局部校正所产生的冷加工应力：敲击瞬时点接触所产生的作用力非常大。基体的校正都是局部操作，不是点状，就是线状。校正所产生的冷加工应力，均匀性较差，它所影响的区域也有限，同时稳定性也较差。基体校正前后所测试的位移值有微小的变化，可证实校正确实起到了调正基体张力值的作用。我们必须认识到：校正是改善产品/sample/质量和提高产品/sample/合格率的一种手段。由于这种冷加工应力稳定性和分布均匀性较差，不适当的校正反而会把基体校正为废次品（3）砂瓦磨削基体所面的产的磨削力：根据笔者推论，基体的磨削应力层约有8ц（已扩大近一倍）。基体表面层的磨削应力是较均匀的，由于应力层厚度有限，所以对基体的张力影响有限的。磨削影响基体刚性的原因是：厚度有所减薄；基体表面层的较高层因磨削而被磨掉。

）基体高速旋转所产生的径向应力：笔者在《石材

1/4-1/3的环形带内最大。当基体停止旋转后，在1/4-1/3半径的环形内有压应力存在。这种压应力随着在体旋转时间的增加而不断增大。因此，基体内软现象愈加明显。旋转是基体出现内软的原因之一。

三、基体校正调节张力的机理

在径向上，以作用力点为分界点把径向分为两段，分附近的晶粒向外、向里发生变形。由于基体是连续整体，向外、向里变形均受到抵抗。分界点向外的径向产生压应力、而界点向里的径向产生拉应力。校正后外硬程度有所减弱，而减弱的程度与作用力大小和作用力点的位置有关。通常用很大的力敲击接近基体外圆的边沿时外硬减弱非常明显。例如：基体圆周边硬时，在迫近水槽底部打击一圈后外硬明显减弱。若用力过大还会出现外软现象。校正后再测试位移发现位移值减小，用力过大还会测出负位移。同样的道理，当基体外软时，打击接近法兰盘尺寸的内圆，则外软有所减弱。从力学观点分析，基体显示的张力是晶料内残余应力在径向方向的矢量和。由于校正所增加的冷加工应力的出现改变了矢量和的值，故原始的张斩值有所变化。基体校正前后所测试的位移值发生微小变化，说明了校正的作用。

基体外硬或外软是相对内软或内硬而言，并不表示绝对概念。针对圆锯片基体，严格说每个基体外硬或外软是不能相比较的。但是，对于同一家制造厂来说，因材料和制造工艺没有变化，同一规格尺寸的基体相比较也是可以的。从张力角度考虑，理想基体是位移为零，张国的稳定较好。

四、张力的测定方法

目前最流行的测试方法是：施力工具固定在支架上，测试工具固定在滑动轨道上。选择合理固宾的作用力点A和测试点B。OB┸OA、O为转动轴。基体呈静止垂直悬挂状态。

基体的中心孔安装在能自由转动的O点轴上，用合适的法兰盘紧固住。施加恒定的作用力顶压基体下半圆使其向外变形，同时在B点位置测试基体偏离静止状态的位移值。去掉所施加的力、平衡缓慢转动基体。静止、施力、再测试。