鋁及鋁合金的鋸切

根據合金含量的不同,鋁的切削加工系數為普通碳鋼的4倍左右,鋁材相對于鋼材來講,強度低一些(to 600N/mm2)。然而,對于一些汽車制造商,泵以及閥門等制造商而言,很多鋸切加工廠要學會如何最大化鋸切效率,降低鋸切成本。雙金屬和硬質合金帶鋸條可以高效鋸切軟的材料,但對于具有研磨性的鋁合金或鋁而言可能縮短鋸條壽命,增加更換鋸條的時間,降低切削效率。正確的選用鋸床和鋸條和試用鋸條可以有效提高效率。
即使是最容易切的鋁,最便宜的鋸條并不總是最有效的。 有個客戶在切鑄鋁時,通過將雙金屬帶鋸條換成了分齒型的硬質合金帶鋸條實現了成本的降低。在鋸切普通的鑄鋁牌號為ZL319的案例中, 使用硬質合金帶鋸條鋸切面積為普通碳鋼鋸條的10倍, 而其成本僅僅是它的6倍左右。由于使用分齒型硬質合金帶鋸條節省了大量的停車時間,工作效率也大大相對提高了。

在任何鋸切應用中, 精確的計算鋸條的性價比遠遠不止是鋸條價格與切削面積之間的關系,精明的客戶會將每片鋸切所需的人工成本和鋸床的能耗和消耗一并考慮進去。具體的鋸條性價比的核算如下式所列:
每片鋸切成本=鋸條價格/鋸切總件數+平均每片鋸切時間(停車時間平均進每片鋸切時間)*單位時間人工成本+鋸床單片鋸切能耗以及其他損耗
盡管鋁很軟,然而其粘性和高研磨性對帶鋸條來說仍是一個挑戰。高速鋸切時,鋸條會集中產生大量的熱,造成齒尖硬度下降。非常粘的鋁屑會粘在齒尖而成為積削瘤。此外,鋁的研磨性加速了鋸條齒尖的磨損從而縮短了鋸條的壽命,增加鋸條的更換頻率。 鋸切鋁時主要要考慮其高研磨性。99%的純鋁盡管比用于飛機制造的6051的鋁合金要軟一些,然而其研磨性卻比后者要高一些,因而鋸切難度會高一些。 在一般的鑄件中,Si的含量在6~20%左右;結構更復雜的鑄件,如薄的散熱翅片,為了提高鑄造時的流速,Si的含量會更高一些。 硅含量越高, 其硬點也就越多,也就越會降低鋸條壽命。氧化鋁也同樣會產生硬點,降低鋸條的齒部壽命。
與普通的碳鋼帶鋸條比較, 雙金屬帶鋸條和硬質合金帶鋸條鋸切鋁時效率明顯提高。到底是用雙金屬還是用硬質合金,需要考慮鋸床,工件以及工作的形式等因素。比如,鋸切一種鋁鑄件,需要10根碳鋼帶鋸條每月, 而雙金屬帶鋸條可能大概用到2.5根每月,而硬質合金帶鋸條可能不需要用到一根。
鋸切速度:
軟的鋁合金是如此的容易被齒尖切入,導致其經?!斑^進給”從而造成齒尖負荷過高。 高速度能有效降低齒尖負荷,同時也可更好的排屑以防止切斜和打齒。雙金屬帶鋸條鋸切鋁的速度應該在150m/min ~300m/min左右(臥式鋸床)。鋸切鑄鋁的澆口和冒口的硬質合金帶鋸條其速度可調到900m~ 1200m/min。高速可以支撐高的下壓速度。為了優化切鋁時的鋸條的齒尖負荷, 鋸切效率應該設定到3750px2~5000px2左右。 下壓力要比普碳要低一些, 參數應根據鐵屑形狀精密調整。 鋸條的張力調整到190~220Mpa,張力應稍微調小一些,可以適當延長背部疲勞壽命。
雖然硬質合金帶鋸條在鋸切鋁時有非常好的耐磨性,但并不是所有的鋸床都會用起來非常經濟。 在低速150~300m/min鋸切時,背部可能先于齒部失效,如果要更好的用好鋸條,應該將鋸條的速度,進給, 張力調到一個合適的參數,以同時適應背部和齒部壽命。
使用硬質合金帶鋸條的帶鋸床剛性要相對比較好,速度,進給都能夠無極調速。很多通用的鋸床,最高速度也不過150m/min,這種鋸床的帶速太低會造成控制不良和切斜。在這種鋸床條件下,雙金屬帶鋸條會是一個更好的選擇。
鋁和其他的軟金屬, 切削力比較小而切屑量很大。最適合的鋸條是那種齒溝比較大的齒形,利于排屑,而且可以增加工件的表面的光潔度。選擇齒形要根據材料的尺寸來選擇。然而,不同的材質選擇的齒形各不一樣。在高速鋸切時, 正前角的齒更容易帶走切屑,并且切削時發熱量更少一些。
左右交替的分齒方式提升了切削液的冷卻流量,加快了切屑的排出。 齒溝也提供了充分的容屑空間以在鋸鋁時的鋸條壽命。 硬質合金用于鑄鋁的鋸切時, 有一個未分齒的,兩面倒角的高直齒,然后是比這個直齒低一些的左分齒和右分齒。這種齒形將切屑明顯分成三部分,也優化了排屑。
鋸床維護 維護良好的鋸床有利于提升鋸條壽命。請經常檢查以下幾點:從動輪,主動輪,導向輪,鋸條運行軌跡直線是否波動,廢屑鋼絲刷, 噴霧潤滑系統,張緊機構系統等等,經常檢查這些點將有助于更好的使用鋸條。 正常鋸切的時候,鋸床是不應該產生振動的,切鋁時如果參數調整不正確,就容易產生振動,此時就要注意將鋸條速度,下壓力等調到合適的值。
切削液: 鋸切鋁時,采用的切削液為水基或油基的切削液, 建議采用專用的切鋁的切削液, 這種切削液可以有效防止防止積削瘤,減少鋸切時的氧化,延長鋸條壽命。由于氧化鋁顆粒有研磨性,因此為了延長鋸條壽命,切削液應該比鋸切其他金屬更頻繁的更換。將切削液澆到正確的位置也很重要。將切削液澆滿鋸條起不到什么冷卻作用,正確的方法是將其澆到鋸切部位,沖洗切屑和潤滑冷卻正在工作的齒尖。