СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИНЫ В ЛЕНТОЧНОЙ ПИЛЕ
METHOD OF DECELERATING CRACK PROPAGATION IN BELT SAW

Изобретение относится к ленточным пилам для распиловки древесины и может быть использовано на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях.
В процессе эксплуатации ленточные пилы испытывают большие напряжения от изгиба их на пильных шкивах и от натяжения. При определенном числе циклов нагружения в межзубовых впадинах ленточных пил возникают усталостные трещины.
Путем частой заточки можно удалить дефектный слой пилы в межзубовых впадинах и избежать образования трещин. Но частая заточка острых пил приводит к большому их расходу (у ленточных пил используется только 1/3 часть их ширины) и увеличению трудозатрат на их подготовку. По этим причинам трещинообразование в ленточных пилах является распространенным явлением.
Для того чтобы продлить срок эксплуатации ленточных пил, необходимо при возникновении трещин затормозить их дальнейшее распространение. Шведское акционерное общество «Uddeholm» в своем руководстве по изготовлению и уходу за дереворежущими пильными лентами на странице 38 рекомендует для торможения распространения трещин просверлить отверстие диаметром 3 мм в конце трещины. Концентрация напряжений в отверстии диаметром 3 мм значительно меньше, чем в конце трещины, но все же она значительна. Увеличение диаметра отверстия может привести к снижению прочности пилы, особенно в случае, если имеются трещины, идущие из соседних межзубовых впадин.
В этом же руководстве приводится другой способ торможения трещины в ленточной пиле. Путем нанесения ударов через кернер по двум сторонам трещины и ниже ее конца создаются в пиле у конца трещины напряжения сжатия, препятствующие дальнейшему распространению трещины.
Этот способ торможения распространения трещины в ленточной пиле взят за прототип.
Несмотря на свою простоту, этот способ имеет недостаток - трудно оптимизировать величину напряжений сжатия у конца трещины. При слабом ударе по пиле через кернер и на большом расстоянии от конца трещины напряжения будут незначительными и не дадут ощутимого эффекта. При сильном ударе по пиле через кернер и на малом расстоянии от конца трещины может произойти ее увеличение.
Необходимо для торможения трещины создать у ее конца нормированные напряжения сжатия металла пилы.
Это достигается тем, что участок пилы радиусом 2-5 мм с центром в конце трещины нагревается до температуры 350-550°C, выдерживается при этой температуре 20-50 с и охлаждается до температуры окружающей среды.
Диапазон температуры нагрева обусловлен следующим. При нагреве до температуры менее 350°C в пиле возникают только упругие деформации, которые при охлаждении пилы пропадают. При температуре более 550°C происходит отпуск металла пилы и изменяется его структура и твердость, что недопустимо.
При нагреве участка пилы вокруг конца трещины металл этого участка расширяется и напряжения растяжения превышают предел текучести. Металл вокруг участка нагрева расширяется упруго. При охлаждении термообрабатываемого участка в нем возникает остаточная деформация. Окружающие этот участок слои, растянутые упруго, при охлаждении стремятся вернуться в исходное состояние и сжимают слои металла термообработанного участка. Таким образом происходит термопластическая обработка участка пилы, окружающего конец трещины. Создаваемые на этом участке пилы напряжения сжатия будут тормозить распространение трещины в ленточной пиле. Величина создаваемых напряжений сжатия будет зависеть от температуры нагрева термообрабатываемого участка, которая должна находиться в диапазоне от 350 до 550°C.
Пример. Ленточная пила толщиной 1,2 мм имеет длину трещины 10 мм с началом у одной из межзубовых впадин. На электроконтактной установке производим нагрев участка пилы радиусом 3 мм с центром в конце трещины до температуры 400°C и выдерживаем при этой температуре 40 с. Затем раздвигаем электроконтакты и охлаждаем пилу на воздухе. В результате термопластической обработки участка пилы вокруг конца трещины создаются на этом участке напряжения сжатия, препятствующие распространению трещины.