前言
刨花板 ,中密度纖維板等木質板材與木材相比 ,加劇了切削刀具的磨損 ,但對于這些木質板材的材質與切削刀具的磨損關系還未完全了解。本研究對不同的膠粘劑種類和施膠量制造的刨花板 ,使用高速鋼和硬質合金兩種材料的刀具對這些板材進行切削試驗 ,從而研究膠粘劑對刨花板切削刀具磨損的影響。
1 實驗方法
1 1 板材的制造
刨花首先進行篩分 ,所使用刨花目數為 1 2～ 2 4目 ,其含水率為 4%～ 5%,每一塊板的干刨花重量為70 0克 ,供試驗用的膠粘劑有四種 :即脲醛樹脂 (Ｕ),三聚氰胺甲醛樹脂 (Ｍ),酚醛樹脂 (Ｐ),水性異氰酸酯(Ｉ),制板的施膠量分別為 6%及 1 2 %,板材成形規格為 2 50ｍｍ× 3 60ｍｍ ,此外 ,除膠粘劑所含水外不加任何物質。為了使制造板材的熱壓條件相同 ,使用任何一種膠粘劑時熱壓板的溫度均為 1 60℃ ,熱壓時間 1 2分 ,成型時每塊板均使用厚 1 0ｍｍ的厚度規 ,并且 ,制造后的板材經過了約一個月以上的養護后 ,供試驗室進行試驗。
1 2 材質試驗
從制作的板材中裁取 2 0 0ｍｍ× 40ｍｍ× 1 0ｍｍ的試件 ,用萬能試驗機進行中央集中加載彎曲試驗(跨距為 1 50ｍｍ),求出板材的靜曲強度和靜曲彈性模量之后 ,求出試驗板材的含水率和密度。
1 3 切削試驗
從制造的板材中裁取 1 0 0ｍｍ× 1 0 0ｍｍ× 1 0ｍｍ的試件 ,用旋轉式刀盤試驗機削平試件的端面 ,供試
驗用的刀具為平刃高速鋼與超硬質合金 ,刀刃角為45° ,其長為 55ｍｍ ,寬 2 5ｍｍ ,厚 5ｍｍ。切削條件為 :進刀量 0 1ｍｍ ,切削速度 4 5ｍ/ｓ,后角 5°,并且在旋轉刀盤相對端面安裝二個試件 ,用非試驗刀具先進行初切削 ,而后 ,使用試驗刀具進行切削 ,在實驗中 ,每達到一定的累積切削長度后 ,使用顯微硬度計的顯微
鏡來測定切削面投影刀刃的后退量。高速鋼刀具累積切削長度達 50 0ｍ ,硬質合金刀具則達到 1 60 0ｍ。
1 4 掃描電子顯微鏡
切削試驗結束后 ,用掃描電子顯微鏡觀察兩種刀具的刀刃磨損面。
2 實驗結果與討論
2 1 板材材質
由各膠粘劑制造的板材含水率在經過一個月以上的養護后達到 1 0 %～ 1 1 %,膠粘劑種類及施膠量對其無顯著影響。板的密度如圖 1所示 ,酚醛膠制造的板其密度比其他膠種制造的板材呈增大的趨勢。
(兩種施膠量均是如此 )。
圖 1 各膠粘劑制造板材的比重
其中 :Ｕ :脲醛樹脂 Ｍ :三聚氰胺甲醛樹脂
Ｐ :酚醛樹脂 Ｉ:水性異氰酸酯膠
各膠粘劑制造板材的靜曲強度與靜曲彈性模量如圖 2所示。與密度的情況相同。在兩種施膠量的情況下與其它板材相比 ,酚醛膠制造的板的靜曲強度及彈性模量值呈增大趨勢。
本實驗 ,如前所述 ,采用了同一熱壓條件而與膠粘劑種類沒有關系 ,因此上面的結果顯示所采用的熱壓條件與酚醛膠最適宜的固化條件幾乎是一致的。
2 2 刀具的磨損
使用高速鋼和硬質合金鋼兩種刀具在各類板材上切削達到最終累計長度后刀刃的后退量。如圖 3、圖 4所示。三聚氰胺甲醛樹脂對兩種材質刀具的磨損為最大。此外由于刀具的磨損因其材質而異 ,刀具磨損較小對于高速鋼為異氰酸酯制造的板材 ,而對于圖 4 各膠粘劑制造的板材刀刃磨損量 (硬質合金 )硬質合金鋼則是脲醛樹脂制造的板材。這兩種刀具磨損與膠粘劑的對應關系對于兩種施膠量是相同的 ,但施膠量為 1 2 %的三聚氫胺甲醛樹脂制造的板材對硬質合金的刀刃磨損量顯示較大的值 ,這可能是由于切削刀刃發生了卷曲的緣故。
上述研究了不同膠粘劑種類和施膠量而造成了板材材質的不同 ,以下討論的是關于膠粘劑對刀具磨損的影響。
三聚氰胺甲醛樹脂在一般情況下固化后其膠層硬度大 ,這就使兩種材質的刀具磨損加劇。另一方面 ,供測試膠粘劑中異氰酸酯膠粘劑制造的板材對高速鋼刀具的磨損可以認為是最小的。與此相反 ,高硬度的硬質合金鋼不受膠層硬度的影響 ,而受膠粘劑的化學磨損作用的不同所致 ,對刀具的磨損的異氰酸酯制造的板材較大 ,脲醛樹脂制造的板為最小 ,此外如前所述 ,酚醛膠制造的板材密度和彎曲性能較高 ,但是它的刀刃磨損量卻處于第三位 ,可以認為酚醛膠不加速刀具的磨損。
并且 ,用掃描電子顯微鏡觀察刀刃線旁邊的磨損面 ,對于高速鋼刀具在施膠量 1 2 %的板材的刀刃磨損面上的擦痕數量比施膠量 6%的板相比增加了若干條 ,但膠粘劑種類的影響不明顯 ,而硬質合金鋼刀具 ,對施膠量 1 2 %的板材的刀刃磨損面與施膠量 6%的板相比出現了較明顯的鈷脫離和炭化的鎢粒子。
而膠粘劑種類的影響不明顯。
3 結束語
制造膠粘劑種類和施膠量不同的刨花板 ,使用高速鋼及硬質合金鋼兩種刀具進行切削板材的試驗 ,研究膠粘劑對切削刀具磨損的影響 ,實驗結果表明 ,刨花板切削時刀具磨損的程度是隨著膠粘劑種類和施膠量而變化 ,這種影響由于切削刀具材料的不同而變得明顯。也就是說 ,三聚
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