帶壓開(kāi)孔機(jī)對(duì)管道進(jìn)行管道帶壓開(kāi)孔作業(yè)時(shí),切削溫度對(duì)管道、開(kāi)孔刀具以及切削的過(guò)程將產(chǎn)生一定范圍的影響。
較高的切削溫度是造成帶壓開(kāi)孔機(jī)在管道開(kāi)孔時(shí)刀具磨損的主要原因,但同時(shí)較高的切削溫度對(duì)提高硬質(zhì)合金刀具材料的韌性有一定的好處。這就要采取一定的措施來(lái)限定溫度變化在合理的范圍內(nèi),以達(dá)到更好的帶壓開(kāi)孔效果。
從開(kāi)孔刀的用料上要保證原質(zhì)鋼材,禁止選用鑄造方式制造帶壓開(kāi)孔刀具。雖然其制造成本占優(yōu)(約為鍛造和機(jī)加工成本的1/4),但失去了質(zhì)量的前提,會(huì)極大地增加作業(yè)的危險(xiǎn)性。鑄造刀具具有氣孔、縮孔等缺陷,造成刀具失去特有的韌性和物理機(jī)械性能,加劇了局部溫度上升及應(yīng)力集中現(xiàn)象,造成開(kāi)孔刀在帶壓開(kāi)孔過(guò)程中過(guò)早損壞并失去硬質(zhì)合金刀頭的包裹性能,致使帶壓開(kāi)孔作業(yè)失敗,甚至釀成重大事故。
下面簡(jiǎn)要說(shuō)明一下管道帶壓開(kāi)孔時(shí)的切削溫度對(duì)帶壓開(kāi)孔機(jī)刀具的影響
帶壓開(kāi)孔機(jī)的刀具在鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)的帶動(dòng)下進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn),當(dāng)開(kāi)孔刀具開(kāi)如接觸管道表面時(shí),管道表面在刀具的切削作用下,切削層金屬發(fā)生彈性變形和塑性變形,這是切削熱的一個(gè)來(lái)源。同時(shí),切屑與前刀面,管道壁與后刀面間消耗的摩擦功,也將轉(zhuǎn)化為熱能,這是切削熱的又一個(gè)來(lái)源。
Q=FCVC
管道被開(kāi)孔刀切削時(shí)的切削熱由切屑、管道壁、刀具以及周圍的介質(zhì)傳導(dǎo)出去。影響熱傳導(dǎo)的主要因素是工件和刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及周圍介質(zhì)的狀況。
切削溫度一般是指切屑與前面接觸區(qū)域的平均溫度。
θ=CθVczθfyθapxθ
影響帶壓開(kāi)孔刀具切削溫度的主要因素,主要有管道及管件材料及管道切削量對(duì)切削溫度構(gòu)成影響。
1.管道材料對(duì)切削溫度的影響:
1.1管道材料的硬度和強(qiáng)度越高,帶壓開(kāi)孔機(jī)刀具對(duì)管道進(jìn)行切削時(shí)所消耗的功就越多,由此產(chǎn)生的切削熱也多,切削溫度就越高。
1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度普遍高于45鋼,而導(dǎo)熱系數(shù)又一般均低于45鋼。所以,切削合金結(jié)構(gòu)的鋼管時(shí)的切削溫度一般均高于切削45鋼時(shí)的切削溫度。
1.3不銹鋼lCrl8Ni9Ti和高溫合金GHl3l不但導(dǎo)熱系數(shù)低,而且在高溫下仍能保持較高的強(qiáng)度和硬度。所以切削這種類型的材料時(shí),切削溫度比切削其他材料要高得多。
1.4脆性金屬的抗拉強(qiáng)度和延伸率都較小,切削過(guò)程中切削區(qū)的塑性變形很小,切屑呈崩碎狀或脆性帶狀,與前刀面的摩擦也較小,所以產(chǎn)生的切削熱較少,切削溫度一般比切削鋼料時(shí)低。
2.切削管道時(shí),進(jìn)刀量對(duì)切削溫度的影響
2.1帶壓開(kāi)孔刀具的切削速度對(duì)切削溫度有顯著的影響。實(shí)驗(yàn)證明,隨著切削速度的提高,切削溫度將明顯上升。因此,合理地確定每一種合金刀頭的轉(zhuǎn)速或切割線速度是對(duì)開(kāi)孔刀具的保護(hù)和較高效率地完成作業(yè)。
2.2帶壓開(kāi)孔刀具的進(jìn)給量f對(duì)切削溫度也有一定的影響。隨著進(jìn)給量的增大,單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量增多,切削過(guò)程產(chǎn)生的切削熱也增多,使切削溫度上升。但切削溫度隨進(jìn)給量增大而升高的幅度不如切削速度那樣顯著。
2.3切削深度ap對(duì)切削溫度的影響很小。因?yàn)榍邢魃疃?/span>ap增大以后,切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖然成正比例地增多,但因改善了散熱條件,所以切削溫度的升高并不明顯。
總之,帶壓開(kāi)孔刀具由于切削溫度的影響,在進(jìn)行帶壓開(kāi)孔時(shí),管道壁本身和開(kāi)孔刀受熱膨脹致使管道開(kāi)孔的尺寸精度的要求有所降低。同時(shí)在管道帶壓開(kāi)孔作業(yè),開(kāi)孔刀具切削管道時(shí),管道壁、切屑和刀具吸收切削熱而使溫度升高。
溫度的高低不僅取決于切削時(shí)產(chǎn)生的熱量多少,還與熱的傳導(dǎo)密切相關(guān),因此吸熱多且不易散熱的部位溫度高。采用鑄造方式制造的帶壓開(kāi)孔機(jī)和帶壓開(kāi)孔刀具本身在強(qiáng)度上有所差別,會(huì)使部件局部的熱量由于氣孔的存在無(wú)法傳導(dǎo),致使大量的熱量及應(yīng)力全部匯聚于此,刀具會(huì)發(fā)生變形和扭曲,從而造成刀具過(guò)早損壞,帶壓開(kāi)孔作業(yè)失敗。
因此,在選用帶壓開(kāi)孔機(jī)時(shí),不僅要注意帶壓開(kāi)孔機(jī)的性能,也要嚴(yán)格挑選零配件,加強(qiáng)進(jìn)貨渠道的管理工作。