Prolonge la durée de vie de la lame de scie à ruban en coupant les formes structurelles

Il n'y a pas moyen de contourner cela. Scier des matériaux de structure implique une coupe interrompue. Dans la quasi-totalité des cas, la lame est engagée dans une coupe pendant un temps très court par rapport à l'encombrement global du matériau. Cela rend également difficile la sélection critique des dents. En règle générale, les formes structurelles nécessitent de couper différentes largeurs avec la même lame.

La découpe efficace de formes structurelles consiste à trouver et à assembler les bonnes pièces d'un puzzle complet. Cela implique de trouver une lame avec le bon pas de dent, la forme, le râteau et le matériau - ou les matériaux (au pluriel) - pour l'application. Mais cela inclut également une foule d'autres facteurs, tels que la manipulation et l'orientation de la pièce. Pour commencer, il est utile de connaître les choix de conception de lame de scie à ruban. Certains existent depuis des années, d'autres sont nouveaux, mais tous visent à rendre les pièces du puzzle plus faciles à trouver et à assembler.

Pas de dent (E dansFigure 1 ) est la distance d'un bout de dent à l'autre. Le pas des dents peut être constant ou variable. Les dents à pas constant ont un espacement, une profondeur de gosier et un angle de coupe uniformes sur toute la longueur et sont généralement destinées à la coupe à usage général. Les dents à pas variable ont des tailles de dents et des profondeurs d'arcade variables, ce qui réduit considérablement les niveaux de bruit et les vibrations.

Les lames de scie à ruban à pas variable coupent toutes les pièces structurelles, les tubes et les pièces solides en douceur et rapidement. De nombreuses formes structurelles ont tendance à pincer les lames, de sorte que la plupart des lames conçues pour ces applications ont un jeu de dents plus large. Cela crée un trait de scie plus grand, ce qui minimise le pincement.

Le pas est spécifié comme le nombre de dents par pouce, ou 25 mm. Couper des sections plus minces nécessite un pas plus fin ou plus de dents par pouce. Les sections épaisses nécessitent des pas plus grossiers. Choisissez un pas plus grossier pour une plus grande vitesse de coupe, un pas plus fin pour une meilleure finition.

Cela dit, les formes structurelles présentent souvent des défis particuliers. Lors de la découpe de poutres en I, les ailes peuvent mesurer 0,25 pouce et l'âme 6 pouces, 8 pouces ou même plus. Une lame avec un pas de dent variable de 10 à 14 (ayant entre 10 et 14 dents par pouce) pourrait être préférée pour couper le 0,25 pouce. matériel, mais le 8-in. pièce nécessiterait généralement une dent plus grossière comme un pas de 3-4 ou 2-3.

Traditionnellement, les opérateurs faisaient des compromis et choisissaient peut-être un pas de 4 à 6 dents. C'est trop grossier pour le 0,25 pouces. section, conduisant à une coupe "claquante", la contrainte provoquant une secousse verticale de la lame et frappant la surface du matériau lors de la coupe ; mais c'est aussi trop fin pour le 8 pouces. section, causant potentiellement des problèmes de chargement. Un pas trop fin ou grossier pour le travail soumet les lames à des forces extrêmes et réduit considérablement la durée de vie des lames.

Pour lutter contre ces problèmes, les fabricants de lames de scie ont conçu des produits qui ont tendance à être plus résistants à la fatigue. En règle générale, les lames conçues pour les applications structurelles auront une dent plus épaisse pour fournir une base plus solide, ainsi que des angles de coupe positifs, avec des dents inclinées vers l'avant dans la direction de la coupe, alimentant agressivement le matériau. Cette conception offre un bon mélange de capacités de production ainsi qu'une durée de vie plus longue de la lame.

Le jeu de dents, l'inclinaison gauche et droite des dents, permet à la lame de se déplacer dans la coupe en aidant à éliminer les copeaux (I sur la figure 1). Le jeu de dents peut également affecter l'efficacité de la coupe de la lame et la qualité de la finition de surface résultante.

Les fabricants peuvent choisir parmi une variété de styles de jeux de dents (voirFigure 2 ). Ils vont du conventionnel au hautement spécialisé, comme les ensembles de dents trapézoïdales, qui sont créés lorsque des composants en carbure sont soudés sur un support en alliage, puis rectifiés avec précision pour créer des formes de dent. Regardez les bords des dents tout droit et les pointes auront une forme trapézoïdale, donnant son nom à la dent.

Figure 1 Les spécifications de base pour une lame de scie à ruban sont la largeur (A), mesurée de la pointe du tranchant à l'arrière de la lame; (B) longueur, mesurant le long du bord arrière de la lame ; (C) épaisseur ; (D) bord arrière, ou le côté opposé de la lame par rapport aux dents ; (E) pas de dent, la distance entre la pointe d'une dent et la pointe suivante ; (F) dents par pouce ; (G) oesophage, la zone incurvée entre deux dents ; (H) face de la dent, qui peut avoir un angle de coupe positif ou droit, mesuré par rapport à une ligne perpendiculaire à l'arrière de la lame ; (I) jeu de dents, la flexion ou l'inclinaison des dents, à droite et à gauche, pour créer un jeu de lame à travers la coupe. Illustration reproduite avec l'aimable autorisation de The LS Starrett Co.

Un ensemble de dents ondulées a des groupes de dents fixés de chaque côté de la lame en quantités variables selon un motif contrôlé. Un ensemble ondulé est utilisé sur les lames à pas de denture fine pour couper des feuilles minces, des tubes et des sections.

Une denture alternative est une séquence récurrente de dents placées alternativement à gauche et à droite. Un ensemble alternatif peut couper rapidement, même si la finition de surface peut ne pas être lisse.

Les fabricants coupant des formes structurelles choisissent souvent un jeu de dents de rabot. L'option la plus courante pour une gamme d'applications de coupe, un jeu de dents de rabot a une séquence récurrente de dents réglées à gauche et à droite, suivies d'une dent non réglée (ou droite). La fréquence des dents non réglées sur les lames à pas variable change en fonction de la configuration des dents. L'ensemble de racloir est généralement utilisé pour couper des matériaux épais et offre une finition de surface lisse.

Lors de la coupe en faisceau, la possibilité que le matériau se déplace pendant la coupe peut augmenter considérablement, selon le matériau qui est regroupé. Par exemple, un matériau rond a tendance à tourner, ce qui entraîne un émoussement prématuré de la lame et un risque accru d'arrachement des dents.

Pour éviter cela, veillez à utiliser des pinces d'emboîtement ou tout autre moyen de serrage du matériau de tous les côtés. Alors que certains fabricants soudent par points les extrémités du matériau pour empêcher la rotation, cela ne fait rien pour les vibrations à l'extrémité coupée du matériau.

Le deuxième défi est la taille. Le choix de la lame est essentiel lors de la coupe de structures et non moins lors de la coupe de faisceaux de matériaux de structure. Dans une application structurelle, une scie à ruban peut couper en paquets différentes géométries de pièces à la fois, y compris des angles et des formes solides. Lors de la détermination des lames pour ce type de coupe en faisceau, tenez compte de la largeur des pièces solides et de l'épaisseur des formes structurelles.

Considérez la forme en L d'une cornière typique, avec deux bras. Si une scie à ruban coupe un angle seul, assis verticalement, la lame entre d'abord en contact avec le bras vertical, puis, vers la fin du cycle, entre soudainement en contact et coupe toute la largeur du bras horizontal. Pour cette raison, l'angle qui est coupé seul est souvent orienté avec les jambes étendues vers le bas (voirfigure 3).

Les bonnes machines et lames peuvent résister à des contraintes élevées, mais la bonne stratégie de fixation et de groupage pourrait réduire ces contraintes - et lorsqu'il s'agit de contraintes dans la coupe à la scie à ruban, moins c'est mieux. Par exemple, lorsque des formes structurelles sont regroupées, il n'est pas rare d'avoir une barre solide carrée ou rectangulaire entourée de plusieurs pièces de cornière, les deux bras étant parfaitement imbriqués contre la forme solide.

La plupart basent leur sélection de lames principalement sur la partie solide du faisceau, car elle représente la plus grande quantité d'acier à couper. Encore une fois, la lame devrait être multitâche lorsqu'elle coupe à travers le solide, ainsi qu'à travers l'épaisseur du bras d'une seule pièce de cornière.

Quel que soit le défi de fixation, qu'il s'agisse d'une coupe en faisceau ou en une seule pièce, l'orientation de la pièce structurelle est importante. Les tubes structuraux carrés, par exemple, peuvent être fixés dans une orientation en losange (voirimage principale) pour minimiser l'engagement des dents et réduire les contraintes de coupe tout au long du cycle.

Figure 2 Les jeux de dents créent un dégagement pour une évacuation efficace des copeaux. Cela montre des vues aériennes de divers ensembles de dents. Illustration reproduite avec l'aimable autorisation de The LS Starrett Co.

Pour la forme en diamant, l'engagement des dents est quelque peu constant tout au long de la coupe. Si ce tube carré était placé à plat, l'engagement des dents sauterait immédiatement lors de la coupe du côté supérieur plat, tomberait instantanément pour les parois latérales, puis sauterait à nouveau pour le côté inférieur.

Bien sûr, régler l'angle de coupe (voirFigure 4 ) peut aider à réduire ces changements dramatiques dans l'engagement des dents. Et, encore une fois, les lames et les machines peuvent être conçues pour supporter des contraintes très élevées. Mais les stratégies de regroupement ou de montage qui réduisent les contraintes de coupe ne doivent pas être négligées.

Le plus grand problème pour toute lame coupant des pièces structurelles est le mouvement constant de sciage d'entrée et de sortie dans le matériau que subissent les dents. Cela provoque une force de cisaillement excessive sur chaque dent et conduit à une défaillance prématurée. Ces contraintes élevées dans la coupe structurelle ont fait des lames bimétalliques un choix populaire. Comme son nom l'indique, la lame bimétal combine deux matériaux en une seule lame.

La lame de scie à ruban idéale pour une coupe interrompue aurait une flexibilité (résistance) et une résistance à l'usure (dureté) optimales. Le matériau résistant est suffisamment flexible pour supporter les contraintes très variables d'une coupe interrompue, mais il s'use rapidement. Le matériau dur s'use lentement mais n'est pas flexible.

Les lames bimétalliques combinent à la fois un matériau flexible et un matériau résistant à l'usure, offrant ainsi le meilleur des deux mondes. C'est pourquoi la technologie des lames bimétalliques a joué un rôle si important non seulement dans la coupe structurelle, mais aussi dans une gamme de coupes interrompues et d'autres applications de scie à ruban à contraintes élevées.

Une lame bimétallique typique a un corps en acier allié qui offre de la flexibilité et une couche fondue ou collée d'acier rapide résistant à l'usure (HSS) comprenant les dents. L'industrie des lames de scie à ruban a développé différentes manières d'assembler ces deux alliages métalliques très différents. Ces méthodes ont impliqué non seulement de nouvelles techniques d'assemblage, mais également de nouvelles options dans les géométries dentaires résultantes.

Parce que chaque dent bimétallique a un joint fusionné ou collé, la chaleur induite lors de l'assemblage est vraiment importante. Une méthode d'assemblage qui crée une zone affectée par la chaleur (HAZ) excessive au niveau du joint peut créer une zone de contrainte qui ne peut être évitée lors du sciage. Dans certains cas, la HAZ peut provoquer l'arrachement des dents de la lame pendant l'opération de coupe.

Les matériaux dissemblables dans les lames bimétalliques sont assemblés à l'aide de procédés tels que le soudage par faisceau laser, le soudage par faisceau d'électrons et certaines techniques qui utilisent les principes de la liaison par diffusion. Dans la configuration typique de soudage au laser ou par faisceau d'électrons, le support flexible bute sur une fine bande de matériau résistant à l'usure (comme indiqué par la bande noire près de l'étiquette du faisceau d'électrons sur la figure 1). La poutre soude le joint et les géométries des dents sont ensuite coupées et finies. Selon la conception de la lame bimétallique, le processus crée une dent dans laquelle la pointe est constituée d'un matériau dur et résistant à l'usure tandis que le support est constitué d'un matériau résistant et flexible.

Une autre technique (qui est brevetée) relie les métaux dissemblables en utilisant les principes de la liaison par diffusion, un processus à basse température. Deux bandes de fil HSS sont jointes de chaque côté du bord supérieur d'un matériau de support. Après le collage, les dents sont coupées. La géométrie du joint augmente la zone de contact entre le HSS et le matériau de support et, par conséquent, réduit le risque de fracture et de rupture à l'interface du matériau (voirChiffres 5et6).

La section transversale de la dent résultante se compose de trois régions distinctes, deux des sections étant un matériau résistant à l'usure prenant en sandwich le matériau de support au milieu. Cela crée un lien plus fort qui le rend beaucoup moins susceptible de dénuder les dents. La dent plus épaisse, associée à la géométrie spécifique des dents, limite les dommages causés par la coupe interrompue des formes structurelles.

figure 3 La cornière est fixée de manière à ce que ses bras s'étendent vers le bas. Cela minimise l'engagement des dents et évite des changements dramatiques dans l'engagement des dents tout au long du cycle de coupe. Image reproduite avec l'aimable autorisation de The LS Starrett Co.

Après l'utilisation initiale, la section transversale des dents développe une rainure en forme de U de 0,001 à 0,002 po de profondeur, ce qui donne une géométrie unique des dents rainurées. La rainure reste à une profondeur constante et s'use au même rythme que les sections HSS de la section transversale de la dent. Cela crée une pointe de lame avec quatre bords de contact (voir Figure 5).

L'action de coupe de la géométrie à dents rainurées produit des copeaux doubles ou fendus, chacun produit par les deux sections HSS de chaque côté du support. Ces copeaux sont petits et donc faciles à évacuer (voir Figure 6). Les copeaux fendus sont moins susceptibles de s'accrocher aux dents car ils s'enroulent et tombent généralement sous forme de cordes lâches. Les copeaux plus épais ont tendance à se lier en une masse serrée qui, à un moment donné, peut nuire à la qualité de la coupe.

La géométrie des rainures permet également d'augmenter le flux de liquide de refroidissement vers la surface de coupe. Un bon débit de liquide de refroidissement non seulement refroidira et lubrifiera la lame, mais éliminera également les copeaux qui sont pris dans les espaces à l'intérieur des tubes.

Le sciage efficace de formes structurelles implique plus que la bonne lame, bien sûr. Après tout, aucune lame ne fonctionnera bien si un opérateur ne l'installe pas correctement dans la machine ; regroupe mal le matériel ; ne tient pas compte du type et du débit du liquide de refroidissement ; ou sélectionne des avances, des vitesses et un angle de coupe inappropriés pour l'application. Et, bien sûr, l'acier au carbone se coupe très différemment de l'aluminium et de l'acier inoxydable, et les caractéristiques de coupe peuvent varier d'une machine à l'autre.

Le sciage optimal des formes structurelles est un casse-tête compliqué, mais comprendre les capacités des différentes géométries de lames reste un gros morceau. Il en va de même pour l'orientation de la pièce.

Le sciage de forme structurelle met beaucoup de stress sur une lame de scie. En fin de compte, la réduction de ce stress rend l'opération moins coûteuse et beaucoup plus efficace.

Jay Gordon est directeur des ventes pour l'Amérique du Nord, scies et outils à main, chez LS Starrett.