前言
刨花板 ,中密度纤维板等木质板材与木材相比 ,加剧了切削刀具的磨损 ,但对于这些木质板材的材质与切削刀具的磨损关系还未完全了解。本研究对不同的胶粘剂种类和施胶量制造的刨花板 ,使用高速钢和硬质合金两种材料的刀具对这些板材进行切削试验 ,从而研究胶粘剂对刨花板切削刀具磨损的影响。
1 实验方法
1 1 板材的制造
刨花首先进行筛分 ,所使用刨花目数为 1 2～ 2 4目 ,其含水率为 4%～ 5%,每一块板的干刨花重量为70 0克 ,供试验用的胶粘剂有四种 :即脲醛树脂 (Ｕ),三聚氰胺甲醛树脂 (Ｍ),酚醛树脂 (Ｐ),水性异氰酸酯(Ｉ),制板的施胶量分别为 6%及 1 2 %,板材成形规格为 2 50ｍｍ× 3 60ｍｍ ,此外 ,除胶粘剂所含水外不加任何物质。为了使制造板材的热压条件相同 ,使用任何一种胶粘剂时热压板的温度均为 1 60℃ ,热压时间 1 2分 ,成型时每块板均使用厚 1 0ｍｍ的厚度规 ,并且 ,制造后的板材经过了约一个月以上的养护后 ,供试验室进行试验。
1 2 材质试验
从制作的板材中裁取 2 0 0ｍｍ× 40ｍｍ× 1 0ｍｍ的试件 ,用万能试验机进行中央集中加载弯曲试验(跨距为 1 50ｍｍ),求出板材的静曲强度和静曲弹性模量之后 ,求出试验板材的含水率和密度。
1 3 切削试验
从制造的板材中裁取 1 0 0ｍｍ× 1 0 0ｍｍ× 1 0ｍｍ的试件 ,用旋转式刀盘试验机削平试件的端面 ,供试
验用的刀具为平刃高速钢与超硬质合金 ,刀刃角为45° ,其长为 55ｍｍ ,宽 2 5ｍｍ ,厚 5ｍｍ。切削条件为 :进刀量 0 1ｍｍ ,切削速度 4 5ｍ/ｓ,后角 5°,并且在旋转刀盘相对端面安装二个试件 ,用非试验刀具先进行初切削 ,而后 ,使用试验刀具进行切削 ,在实验中 ,每达到一定的累积切削长度后 ,使用显微硬度计的显微
镜来测定切削面投影刀刃的后退量。高速钢刀具累积切削长度达 50 0ｍ ,硬质合金刀具则达到 1 60 0ｍ。
1 4 扫描电子显微镜
切削试验结束后 ,用扫描电子显微镜观察两种刀具的刀刃磨损面。
2 实验结果与讨论
2 1 板材材质
由各胶粘剂制造的板材含水率在经过一个月以上的养护后达到 1 0 %～ 1 1 %,胶粘剂种类及施胶量对其无显著影响。板的密度如图 1所示 ,酚醛胶制造的板其密度比其他胶种制造的板材呈增大的趋势。
(两种施胶量均是如此 )。
图 1 各胶粘剂制造板材的比重
其中 :Ｕ :脲醛树脂 Ｍ :三聚氰胺甲醛树脂
Ｐ :酚醛树脂 Ｉ:水性异氰酸酯胶
各胶粘剂制造板材的静曲强度与静曲弹性模量如图 2所示。与密度的情况相同。在两种施胶量的情况下与其它板材相比 ,酚醛胶制造的板的静曲强度及弹性模量值呈增大趋势。
本实验 ,如前所述 ,采用了同一热压条件而与胶粘剂种类没有关系 ,因此上面的结果显示所采用的热压条件与酚醛胶最适宜的固化条件几乎是一致的。
2 2 刀具的磨损
使用高速钢和硬质合金钢两种刀具在各类板材上切削达到最终累计长度后刀刃的后退量。如图 3、图 4所示。三聚氰胺甲醛树脂对两种材质刀具的磨损为最大。此外由于刀具的磨损因其材质而异 ,刀具磨损较小对于高速钢为异氰酸酯制造的板材 ,而对于图 4 各胶粘剂制造的板材刀刃磨损量 (硬质合金 )硬质合金钢则是脲醛树脂制造的板材。这两种刀具磨损与胶粘剂的对应关系对于两种施胶量是相同的 ,但施胶量为 1 2 %的三聚氢胺甲醛树脂制造的板材对硬质合金的刀刃磨损量显示较大的值 ,这可能是由于切削刀刃发生了卷曲的缘故。
上述研究了不同胶粘剂种类和施胶量而造成了板材材质的不同 ,以下讨论的是关于胶粘剂对刀具磨损的影响。
三聚氰胺甲醛树脂在一般情况下固化后其胶层硬度大 ,这就使两种材质的刀具磨损加剧。另一方面 ,供测试胶粘剂中异氰酸酯胶粘剂制造的板材对高速钢刀具的磨损可以认为是最小的。与此相反 ,高硬度的硬质合金钢不受胶层硬度的影响 ,而受胶粘剂的化学磨损作用的不同所致 ,对刀具的磨损的异氰酸酯制造的板材较大 ,脲醛树脂制造的板为最小 ,此外如前所述 ,酚醛胶制造的板材密度和弯曲性能较高 ,但是它的刀刃磨损量却处于第三位 ,可以认为酚醛胶不加速刀具的磨损。
并且 ,用扫描电子显微镜观察刀刃线旁边的磨损面 ,对于高速钢刀具在施胶量 1 2 %的板材的刀刃磨损面上的擦痕数量比施胶量 6%的板相比增加了若干条 ,但胶粘剂种类的影响不明显 ,而硬质合金钢刀具 ,对施胶量 1 2 %的板材的刀刃磨损面与施胶量 6%的板相比出现了较明显的钴脱离和炭化的钨粒子。
而胶粘剂种类的影响不明显。
3 结束语
制造胶粘剂种类和施胶量不同的刨花板 ,使用高速钢及硬质合金钢两种刀具进行切削板材的试验 ,研究胶粘剂对切削刀具磨损的影响 ,实验结果表明 ,刨花板切削时刀具磨损的程度是随着胶粘剂种类和施胶量而变化 ,这种影响由于切削刀具材料的不同而变得明显。也就是说 ,三聚
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