Tartósságnövelés – Fűrészlapok hőkezelése
Fűrészfogak tartósságának keményfém bevonattal történő javítása, stellitezés
A fűrészlapok tartóssága nagymértékben növelhető, ha a fűrészfogakat olyan kemény, ellenálló ötvözetekkel vonjuk be, mint a stellit.
A stellitezés rönkhasító szalagfűrész, és keretfűrészlapok éltartósságának növelésére egyaránt alkalmazható. Használatát nagy keménységű lombos, illetve exóta fajok feldolgozása teszi igazán indokolttá, de ugyanúgy használható közepes keménységű, vagy puhább fafajok feldolgozásához is. Általa, a fűrészlap éltartóssága 6-8 szorosára növelhető, és egy-egy fűrészlap a stellitezés felújítása nélkül akár 10-15-ször, egyes szakirodalmak szerint akár 20-szor is újraélezhető (a szükséges vágásrés szélességétől függően).
A stellit egy nagy szilárdságú, aranyszínű fémötvözet, mely krómot, kobaltot wolframot és kis mennyiségben szenet, illetve egyéb anyagokat (Nikkelt, Szilíciumot, Mangánt, Vasat, Molibdént…) tartalmaz. Szívósságáért az ötvözet magas kobalt és wolframtartalma felelős.
Angol elnevezése: Stellite®, lényegében egy a Stoody Deloro Stellite Rt. által levédett márkanév. A különböző anyagok százalékos összetételétől függően a stellitötvözeteket különböző számokkal jelöljük.
A famegmunkálás során legáltalánosabban a No. 12 ötvözet használatos, mely kb 52% kobaltot, 27-32% krómot, 7,5-9,5% wolframot, és 1,4-1,8% szenet illetve nagyon kis mennyiségben egyéb ötvöző anyagokat (Nikkelt, Vasat, Szilíciumot, és Mangánt) tartalmaz. Ennek keménysége: 45 – 51 HRC.
Néhány esetben pl. igen kemény, trópusi anyagok feldolgozása során jobb megoldást jelenthet a No. 1 stellit használata, mely a No.12-nél lényegesen ellenállóbb (50-58 HRC keménységű), magas szilíciumtartalmú ötvözet. Ez azonban ridegebb, és érzékenyebb a repedésekre.
(Bár a stellit alacsonyabb keménységű, mint a cementált karbid ((70 – 80 HRC), ezzel párhuzamosan sokkal rugalmasabb is, kevésbé ridegebb és törékenyebb, így (különösen szalagfűrészlapok esetén) lényegesen jobban használható.)
A stellit kiválóan alkalmas forgácsoló élek kialakítására, hiszen anyagában (Stellite No. 01) még 700C°-ra történő felmelegítés hatására sem tapasztalható lényeges szilárdságcsökkenés. Fűrészfogak éltartósságának javításához 2-3mm átmérőjű, hegesztőpálca, vagy előre gyártott lapkák formájában használatos.
A stellitezés művelete négy fő lépésből áll:
- Hordozóalap előkészítése,
- Stellit felvitele,
- Temperálás,
- Fog-geometria kialakítása.
1.: A hordozóalap, a fűrészlap, illetve a fűrészfogak előkészítése.
Célja a keményfém szilárd elhelyezhetéséhez szükséges, arra alkalmas felület biztosítása. Ennek érdekében a fűrész fogait előélezzük. Ez vékonyabb fűrészlapok esetén egyszerűen a megfelelő foghát-, és mellprofil kialakításából áll, vastagabb fűrészlapok esetén azonban a keményfém nagyobb tapadófelületének biztosítása érdekében a fűrészfog 5-8mm-es szakaszát negatív mellszöggel hátraköszörüljük.
(Az eljárás kifejlesztésének kezdeti szakaszában a keményfém fogadására szolgáló fészket duzzasztással, majd az azt követő köszörüléssel alakították ki. A tapasztalatok alapján az eljárás csak a későbbiekben egyszerűsödött, miután, kiderült, hogy a megfelelő szilárdságú kötést biztosító alap, pusztán köszörüléssel is kialakítható.)
2.: Stellitezés.
Manuális úton történő stellitezés:
A fűrészfogak stellitezésének legrégebbi eljárása a stellit manuális úton acetilén-hegesztőpisztollyal történő felvitele. A munkafolyamathoz a fűrészlapot előbb megfelelően rögzítjük, a megfelelő stabilitás érdekében egy keretbe fogjuk, vagy két tárcsa közé feszítjük.
A hegesztő pisztoly lángjával előbb átmelegítjük a fűrészfogat, majd miután az elérte a megfelelő hőmérsékletet, a stellitpálcát megolvasztva a fűrészfogon egy cseppet hagyunk az anyagból. Az eljárás során kiemelt jelentősége van a megfelelően beállított hegesztési hőmérsékletnek, és a felvitelre kerülő stellitcseppek megfelelő méretének.
Amennyiben az fűrészlap acél anyaga túlságosan alacsony hőmérsékletű, a felvitt stellitcsepp nem folyik meg rendesen, gyöngyformát képez és csak részlegesen tapad meg a számára fenntartott felületen. Túl magas hőmérsékleten pedig a fűrészfog acél anyaga is megolvad, ami a fogalak torzulását eredményezi. A módszer nagy szakértelmet és precizitást igényel. Az oxigén és az acetilén arányát úgy kell beállítani, hogy a hegesztőláng mintegy háromszor hosszabb legyen, mint a láng belső fehér része.
A hegesztő pisztoly lángjával előbb átmelegítjük a fűrészfogat, majd miután az elérte a megfelelő hőmérsékletet, a stellitpálcát megolvasztva a fűrészfogon egy cseppet hagyunk az anyagból. Az eljárás során kiemelt jelentősége van a megfelelően beállított hegesztési hőmérsékletnek, és a felvitelre kerülő stellitcseppek megfelelő méretének.
Amennyiben az fűrészlap acél anyaga túlságosan alacsony hőmérsékletű, a felvitt stellitcsepp nem folyik meg rendesen, gyöngyformát képez és csak részlegesen tapad meg a számára fenntartott felületen. Túl magas hőmérsékleten pedig a fűrészfog acél anyaga is megolvad, ami a fogalak torzulását eredményezi. A módszer nagy szakértelmet és precizitást igényel. Az oxigén és az acetilén arányát úgy kell beállítani, hogy a hegesztőláng mintegy háromszor hosszabb legyen, mint a láng belső fehér része.
(Alacsony gáznyomás, 100 liter/óra gázkiáramlás, 0,9mm-es fúvóka, és megfelelően stabil hegesztőláng szükséges hozzá.)
A világ egyes részein még mindig találkozhatunk manuális úton, hegesztőpisztollyal történő a stellitezéssel, Európában azonban a műveletet már csak és kizárólag modern hegesztő automatákkal végzik. Ezek hegesztőláng használata helyett plazmahegesztéssel, vagy ívhegesztés útján juttatják a keményfémet a fogakra.
2.: Stellitezés.
Stellitezés plazmahegesztéssel
A plazma hegesztés során, a manuális eljáráshoz hasonlóan olvasztott stellitcseppet juttatunk a fűrészfogakra. Az ehhez szükséges hőt azonban nem olvasztóláng, hanem a hegesztőfej volfrámelektródája és a munkadarab közé vezetett, plazmaállapotba hozott argon gáz szolgáltatja, (melynél az ívet egyenárammal, nagyfrekvenciás ívgyújtó berendezéssel keltik). A plazmahegesztés során igen jól kontrolálható a stellit megolvasztásának minden paramétere, mely nagy pontosságot, megbízhatóságot és a manuális módszerhez képest jelentős anyagmegtakarítást is eredményez. Az eljárás során használt argon gáz pedig a stellitcseppet körbevéve, megvédi azt az oxidációtól, az ötvöző anyagok kiégésétől. A stellitcseppeket a fekvitelt követően a gép formázóegysége még olvadt állapotban a megfelelő formára alakítja, ami által a veszteségek és a munkafolyamat stellit-felhasználása még tovább csökkenthető.
A MANUAL FROM SANDVIK STEEL-The Handbook-Production, use and maintenance of wood bandsaw blades 2013-06-23
A MANUAL FROM SANDVIK STEEL-The Handbook-Production, use and maintenance of wood bandsaw blades
http://www.neva.cz/images/machines/blades/welding_detail.jpg 2013-06-23
2.: Stellitezés.
Stellitezés ívhegesztéssel
Ívhegesztés
A fűrészfogak ívhegesztéssel történő stellitezésének munkafolyamata merőben eltér a manuális, vagy a plazmahegesztéssel végzett stellitezés műveletétől. Az ívhegesztés során a fogakra felvitt stellit-anyagot nem olvasztjuk meg teljesen.
A létrehozott ív a stellitnek és a fűrészlapnak is csak a felületi rétegeit olvasztja meg, melyek egyesítése az anyagok összenyomásával történik.
A fogakra hegesztett stellit, az alkalmazott géptípustól függően előreformázott keményfémlapka, vagy egy a stellitrúdból levágott megfelelő méretű korong. Utóbbi esetben a a fűrészfogak él-geometriájának, azok végleges formájának kialakítása a hegesztést követően köszörűkorongok segítségével, szikraforgácsolás útján történik.
Egyes hegesztő berendezéseknél pedig a gép egy aprócska darabot választ le az általa használt hegesztőpálcához hasonló stellit-rúdból, melyet a hegesztőautomata préspofái még a hegesztés művelete előtt sajtolnak megfelelő alakúra.
http://www.thode.co.nz/Resistance-welded%20tooth%20point-1.jpg 2013-06-23
Ívhegesztéssel rögzített, előre formázott stellit-lapka
3.: Temperálás
A stellit anyagának fűrészfogakkal történő egyesítése, meglehetősen magas hőmérsékleten történik. A hegesztés során létrejövő magas hőmérséklet a munkafolyamat során egyszerre meg is edzi a fogakat. Ez a folyamat azonban, míg a fűrészfogak keménységének hőkezeléssel történő javítása során előnyös volt, addig jelen esetben kifejezetten hátrányos. A fogak a magas hőmérséklet, és a gyors lehűlés hatására ugyanis elvesztik rugalmasságukat, rideggé, törékennyé válnak.
A rugalmasság növelése érdekében az anyagot temperálni kell. Minden stellitezési eljárást követően, akár kézzel, manuális úton történt, akár a legmodernebb plazmahegesztési technológiával, a hegesztési folyamatot követően a fűrészlapot rugalmasságának visszanyerése érdekében temperálni kell, utó-hőkezelésnek kell alávetni.
A temperálás, vagy más néven megeresztés művelete során a fűrészlapot, megközelítőleg, mintegy 480 C°-os hőmérsékletre hevítjük, majd lassan lehűtjük.
A közepesen magas hőmérséklet, és a lassú lehűlés biztosítja a fűrészlap fogtartományában lévő feszültségek kiegyenlítődését, a fűrészlap fémkristály-szerkezetének újrarendeződését, aminek köszönhetően az visszanyeri rugalmasságát.
A temperálást végezhetjük gázlánggal, pl. acetilén pisztollyal, a manuális technológia során, vagy plazmával, illetve nagy frekvenciás melegítéssel is. Utóbbiak az automata hegesztő berendezésekre jellemzőek. Ezeknél az előmelegítés, a hegesztés, és a megeresztés munkafolyamata, a beállított munkaparaméterek alapján teljesen automatikusan történik.
Bal: http://www.thode.co.nz/images/machinery/SAA.jpg Iseli SAA automata stellitező gép
Jobb: http://www.thode.co.nz/EM2.jpg Fogprofil kialakítását végző oldalköszörű Iseli EM2 CNC side grinder 2013-06-23
4.: A fog geometriájának kialakítása, élezés:
A fog geometriájának kialakításáról már az automata hegesztő berendezéseknél is szót ejtettünk. Az ott elhangzottak alapján a megfelelő fogalak kiképzése történhet forgácsoló és forgácsmentes alakítási eljárásokkal:
– A forgácsoló alakítási eljárás során a fog végleges formájának kialakítása, a felesleges anyagrészek eltávolításával, köszörűkorongok segítségével, szikraforgácsolás útján történik.
A nagyobb pontosság, és a szimmetrikus kialakítás érdekében, a gép a felvitt stellitréteget, egyszerre két oldalról, két köszörűkoronggal munkálja meg, és a megfelelő szögben egyszerre két irányban köszörüli hátra a fűrészfogakat.
Stellitezett fogú fűrészlapoknál, a famegmunkálás során keletkező oldalsúrlódás csökkentése céljából nincs szükség sem terpesztésre, sem duzzasztásra.
Az oldalsúrlódást és az általa termelt hő mértékét, a fogak oldallapjainak a forgácsoló éltől kiindulva történő alá-, és hátraköszörülése minimalizálja.
A fogprofil kialakításának egyik kulcsfontosságú mozzanata, a fogak megfelelően szilárd megtámasztása. A köszörülés folyamata során ugyanis a fűrészfogak megpróbálnak elhajolni a köszörűkorong által kifejtett erő elől, ami (különösen, ha a fűrészfogak oldalán nagyobb mennyiségű olvadt stellitanyag található) aszimmetrikus fogkialakításhoz vezethet. Ilyen esetekben ajánlott a nagyobb vastagságú stellitréteg, szokásosnál több ciklusban történő eltávolítása.
Mint hogy az egy-egy fogra felvitt stellitmennyiség (0,23-0,27g) jó része ebben az esetben a köszörülés, utáncsiszolás műveletének következményeként elveszik, a takarékosság igényének következményeként született meg a fogak alakjának sajtolással történő előalakítása.
Forgácsmentes alakítási eljárás a sajtolás. Alkalmazása során a felvitt, még forró stellitcseppeket egy négy fejből álló formázóegység sajtolja megfelelő alakúra, melynek végleges formája ezt követően a fentiekhez hasonlóan szikraforgácsolással kerül kialakításra. Az előformázás művelete tehát nem váltja ki az utAncsiszolás műveletét, azonban alkalmazásával, a köszörűkorongok által leválasztott stellitmennyiség drasztikusan csökkenthető. Egyes szakirodalmak szerint a segítségével a stellitfelhasználás akár 50%-kal is mérsékelhető.
A munkafolyamat befejezésével, a fogak előformázásának befejezésével következhet a fogak élezése.
Az élezés műveletét az ipari gyakorlatban ma már kizárólag csak nagy pontosságú autamata köszörűkkel, és élező gépekkel végezzük, melyről a későbbiekben fogunk bővebben szót ejteni. Az élezési folyamat kezdete előtt, és-vagy azt követően, minden egyes fog hegesztésének megfelelő minőségéről, külön-külön, darabonként történő szemrevételezéssel kell meggyőződni!
Figyelem! Jó tudni: A stellit anyaga nagy mennyiségű, az egészségre különösen ártalmas kobaltot tartalmaz. A fogak megmunkálása során kerüljük a keletkező por belélegzését, illetve bőrünkkel történő érintkezését.
