非鉄材料用のブレードをうまく切断して選択するためのヒント

非鉄材料の切断は難しい場合がありますが、適切な帯鋸刃を装備し、材料を切断する計画を立てれば、メーカーは高品質の切断と長持ちする刃を期待できます。

さまざまな特性があるため、通常は非鉄材料 (鉄をあまり含まない材料) が選択されます。 ほとんどの場合、それらは軽量で、耐食性があり、導電性が高く、非磁性です。

ただし、これらの素材には、独自の一連の切断上の問題があります。 これらの材料を切断するときに何が起こる可能性があるかを事前に知っておくと役立ちます。 これは、非鉄材料の切断の課題に対処し、克服する方法を見つけるための最初のステップです。

非鉄材料の範囲には、アルミニウム、銅、鉛、錫、チタン、亜鉛が含まれますが、これらに限定されません。 真鍮や青銅などの銅合金もこのグループに属します。 材料の組成に応じて、これらの材料には複数のグレードがある場合があるため、鋸引きパラメータと考慮事項が異なります。

これらの材料を扱う際にオペレーターが直面する鋸引きの問題にはどのようなものがありますか? 彼らは、材料の摩耗性、粘着性の特性、ブレードのチップの負荷傾向、ブレードのガレットの容量、および最適なブレード速度の維持に対処する必要があります。

一般に、アルミニウムや銅などの柔らかい材料は、チタンなどの硬くて丈夫な材料よりも機械加工が容易ですが、柔らかい材料は鋸刃の歯の下でより扱いにくい場合があります。

アルミニウムや真鍮などの非鉄材料は、より硬い金属と比較して融点が低いです。 適切な予防措置を講じないと、鋸引きの際に発生する熱により、溶けたアルミニウムが歯溝や刃の歯に付着し、アルミニウムが役に立たなくなり、光沢がなくなってしまいます。 さらに、オペレータは、より速い送り速度で問題を解決できる一方で、チップの負荷に影響を与える要因を制御する必要があることを考慮する必要があります。

歯の食道に過剰な負荷がかかると、歯が裏材から欠けたり (剥離とも呼ばれます)、材料内で刃が飛び跳ねたり、粗い切り口になったりするなど、多くの問題が発生する可能性があります。 これに対処する方法は、目の細かいブレードではなくピッチの粗いブレードを使用することです。 これにより、ガレットは切りくずをより簡単に排出し、圧縮に抵抗し、完全に充填される前に切り口を取り除くことができます。 また、柔らかい材料は硬い材料と比べて、歯が材料にかみ合うのにあまり圧力を必要としないため、鋸引きプロセスで多くの送り圧力を必要としません。

アルミニウムや銅などの柔らかい材料を切断する場合、最良のアプローチは、低い送り圧力、高い送り速度、およびはるかに高いブレード速度です。 これにより、刃の食い込みが良くなり、切りくずをタイムリーに除去できます。

もう 1 つ考慮すべきことは、軟質金属は機械加工が容易である一方で、鋸歯から分離する材料の実際のミクロレベルの力学を考慮すると、望ましい仕上げを達成するのがより困難になる可能性があるということです。 間違ったブレード、つまりポジティブすくいのないブレードを選択すると、材料の微細構造が圧縮され、切断中に硬くなる可能性があります。 柔らかい材料は切断しやすいように見えますが、これらの材料を鋸で切断する際には、スクラップが発生したり、帯鋸刃が破損したりしないように、同様の注意を払うことが重要です。

銅管やアルミニウム形材などの非鉄構造材料は、標準的な非鉄切断の問題だけでなく、歯が材料に出入りする際に発生する断続的な切断によってブレードが損傷する可能性があるため、この問題をさらに悪化させます。 (これらの材料を鋸で切断する場合、歯は切断プロセス中に大きな断面から小さな断面に変化するため、完璧な歯のピッチを見つけるのは難しい場合があります。) すべての構造材料と同様に、適切なブレードの選択と歯には特別な注意を払う必要があります。ピッチ。

チタンや亜鉛などのより硬くて丈夫な非鉄材料を切断する場合、この材料は柔らかい材料のようにガレットに負荷がかかる傾向がないため、ガレットへの負荷が問題になることはほとんどありません。 これにより、硬い材料を切断する際により多くの歯を使用できるようになり、生産性が向上します。 硬質金属と軟質金属の鋸引きの主な違いは、硬質金属はより高い送り圧力を必要とするため、より良い歯の貫通が可能になることです。

このような種類の硬い材料は迅速に切断できないため、ブレードが材料に浸透し、必要な切りくず負荷が全体にかかるように、遅い送り速度と遅いブレード速度が使用されます。

バイメタルバンドソーブレードは、非鉄金属を迅速かつ高品質に切断でき、ペースの速い切断の厳しさに耐えることができます。 正しく使用すれば、長期間使用することもできます。

ブレードメーカーは通常、ブレードの歯に高速度鋼 (HSS) を使用し、レーザービーム溶接や電子ビーム溶接などのさまざまな方法で高強度炭素鋼の裏面に接合します。 この組み合わせにより、オペレータは求めている切断速度と、非バイメタルブレードにはない耐久性を得ることができます。

一般に、硬い材料を切断するときに鋸のオペレーターがより多くの鋸刃を通過できるのは事実ですが、それはどの硬い材料とどの柔らかい材料を比較するかによって異なります。 バイメタルバンドソーブレードは、ブレードの寿命を延ばす可能性がある優れた選択肢です。 たとえば、M51 HSS バイメタルブレードは、M42 HSS で作られたブレードと同等の切断速度を実現し、より長い工具寿命を実現します。 M51 は M42 よりも耐摩耗性が高く、ブレードの寿命を延ばすのに役立ちます。

また、ハイスはコバルト、バナジウムとの合金化により切削性能が大幅に向上します。 これらの合金元素は、耐熱性と耐摩耗性を大幅に向上させます。

従来のバイメタルブレードを使用して切断すると、熱が蓄積し、熱影響部 (HAZ) のある領域が生じる可能性があり、これにより金属の完全性が損なわれます。 しかし、バイメタルブレードの製造に現在使用されている最新の製造プロセスの 1 つは、HAZ を排除し、歯が剥がれる問題の軽減に役立ちます。

このプロセスでは、固体拡散接合の原理を使用して、HSS ワイヤの 2 本のストリップを固相で裏当て鋼に接合します。 ソリッドステートプロセスでは、溶接製造プロセスで使用される熱量のわずか 10 ～ 20% しか使用しません。 この接合プロセスと HSS ベースにより、品質を損なうことなくより高速な切断速度を実現するブレードが製造されます。

もう 1 つの歯の剥離防止には、裏当て材と鋸歯の間の溶接接触が含まれます。 電子ビーム溶接プロセスとは異なり、拡散接合プロセスでは歯との溶接接触が 170% 増加するため、ブレードの欠損や破損が大幅に減少します。

また、拡散接合プロセスで製造されたブレードは、有利な歯の形状を備えています。 たとえば、HSS ワイヤはストリップの側面と歯に平行な溶融ゾーン (溶融を受けた金属の部分) に接着され、溝のある歯の形状が作成されます。 溝付きの歯の形状により、ブレードによって分離された 2 つの切断面が生成されます。 最初のブレードの使用直後、歯には 2 つの HSS エッジの間に深さ 0.001 ～ 0.002 インチの U 字型の溝が形成され、切断に関与するブレードの領域が変化します。 溝は一定の深さを保ち、歯と同じ速度で摩耗します。

帯鋸刃の設計の進歩により、より良い切断結果が得られます。 たとえば、拡散接合プロセスで製造されたバイメタルブレードは、使用すると溝付きの歯の形状、つまりブレードによって分離された 2 つの切断面が形成されます。 歯は、2 つの高速度鋼 (HSS) エッジの間に深さ 0.001 ～ 0.002 インチの U 字型の溝を形成します。 この歯のデザインは、切断から切りくずを除去するのに役立ち、切断を成功させるための大きな障害を排除します。

デュアルチップはスプリットチップとも呼ばれ、溝付きの歯の形状から生じます。 利点は、切片から簡単に取り外せることです。これは重要です。切片に切片が残ると、食道を詰まらせて歯に接着する危険性があるからです。 分割された切りくずはカールして切り口から落ちるため、より簡単に除去できます。 その結果、従来の電子ビーム溶接で作られたブレードよりも 25% 速く切断できます。

また、U 溝により切削面へのクーラントの流れが増加し、適切なクーラントの流れによってブレードが冷却および潤滑されるだけでなく、たとえばチューブ内の空間に詰まった切りくずが洗い流されます。

アルミニウムなどの柔らかい材料を切断する場合、カーボンブレードの歯ピッチが大きく、初期費用が安いため、一部のエンドユーザーはバイメタルよりもカーボンブレードの使用を好みます。 ただし、カーボンブレードの欠点は、バイメタルほど長持ちしないことです。

超硬グリットバンドソーブレードは、高い疲労耐性を実現する連続またはガレット付きの切れ刃を備えています。 スチールベルトタイヤ、複合材料、強化プラスチック、複合グラファイト、グラスファイバーなど、さまざまな非鉄材料、主に非金属を正確に切断できます。 これらのブレードは、標準的な金属切断バンドソーで通常見られるよりもはるかに高いブレード速度で最高のパフォーマンスを発揮します。

超硬チップブレードは、生産用途で鉄と非鉄の両方の固体材料を切断するのに一般的です。 前述したように、超硬ブレードによる非鉄切断は、帯鋸のブレード速度が速い場合に最高のパフォーマンスを発揮します。 アプリケーションに応じて、これは 1,000 SFPM から 7,000 SFPM、あるいは高生産が目標の場合はそれ以上を意味します。

超硬ブレードを使用して非鉄材料をこれより遅く切断できないというわけではありませんが、生産現場では超硬チップと超硬砥粒の両方が最適に機能します。

ある特定のメーカーは、15 インチの鋸切断に挑戦しました。 チタン（6Al-4V）のラウンド。 鋸引きプロセスは、刃の寿命が短く、超硬チップを使用した非常に粗い切断によって妨げられていました。 食道に負荷がかかり、切り口に洗濯板効果が生じ、歯に過剰な力が生じていることが判明しました。

ブレード速度と送り速度の両方を調整しながら、より粗い歯パターンに切り替えることで、お客様は生産量の増加に加えて、ブレードの寿命を約 40% 延ばすことができました。 カット自体はスムーズで線もありませんでした。

別の製造業者は、8 インチを切断するときに、鋸歯状のガレットに粘着性の材料が詰まったり、切り口が荒くなったりすることに遭遇しました。 汎用のこぎりと言えるもの上のアルミニウム固体。 最大ブレード速度は約 270 SFPM でした。 さらに、このマシンは 1 インチしか必要としません。 これにより、バイメタルブレードと超硬チップブレードの両方で利用できる歯のパターンが制限されました。

この場合、唯一の実行可能な選択肢は、より粗い歯を見つけることでした。 その解決策は、歯ピッチ 1.3 のカーボンブレードでした。 走行条件のせいでカーボンブレードはバイメタルブレードほど性能が発揮できなかったり、寿命が長くないと予想されるかもしれませんが、実際にはカーボンブレードの方がバイメタルより優れた性能を発揮しました。 長持ちし、カットも早くなりました。

どちらの場合も、帯鋸刃の専門家が、これら 2 つの製造会社が業務に適した刃を見つけるのを支援しました。 非鉄材料の切断は、毎日の困難である必要はありません。 適切なバンドソーとソーイングパラメータは、世界に大きな違いを生むことができます。