Conseils pour scier et sélectionner avec succès des lames pour les matériaux non ferreux

May 02, 2023

Scier des matériaux non ferreux peut être difficile, mais armé de la bonne lame de scie à ruban et d'un plan de coupe du matériau, un fabricant peut s'attendre à des coupes de haute qualité et à des lames durables.

Les matériaux non ferreux (ceux qui ne contiennent pas une quantité appréciable de fer) sont généralement choisis en raison de leurs diverses propriétés. Dans la plupart des cas, ils sont légers, résistants à la corrosion, hautement conducteurs et non magnétiques.

Cependant, ces matériaux présentent leur propre ensemble de problèmes de coupe uniques. Il est utile de savoir à l'avance ce que vous pouvez rencontrer lors du sciage de ces matériaux. C'est la première étape pour déterminer comment aborder et surmonter les défis de la découpe de matériaux non ferreux.

La gamme de matériaux non ferreux comprend, mais sans s'y limiter, l'aluminium, le cuivre, le plomb, l'étain, le titane et le zinc. Les alliages de cuivre, tels que le laiton et le bronze, font également partie de cette famille. Selon leur composition, certains de ces matériaux peuvent avoir plusieurs qualités, de sorte que les paramètres et les considérations de sciage seront différents.

Quels sont certains des problèmes de sciage auxquels les opérateurs sont confrontés lorsqu'ils traitent ces matériaux ? Ils doivent faire face à l'abrasivité des matériaux, aux caractéristiques gommeuses, aux tendances de chargement des copeaux de la lame, aux capacités du creux de la lame et au maintien d'une vitesse de lame optimale.

En général, les matériaux souples tels que l'aluminium et le cuivre sont plus faciles à usiner que les matériaux plus durs et plus résistants tels que le titane, mais les matériaux souples peuvent s'avérer plus encombrants sous les dents d'une lame de scie.

Les matériaux non ferreux tels que l'aluminium et le laiton ont des points de fusion bas par rapport aux métaux plus durs. Si vous ne prenez pas les précautions nécessaires, la chaleur créée lors du sciage peut facilement entraîner le chargement d'aluminium fondu dans les gorges et sur les dents de la lame, la rendant inutile et vitreuse. De plus, l'opérateur doit considérer que même s'il peut s'en tirer avec une vitesse d'avance plus rapide, il doit contrôler les facteurs qui influencent la charge des copeaux.

La surcharge des gorges des dents peut causer de nombreux problèmes, tels que des dents qui s'effritent du support (également connu sous le nom de décapage), la lame qui saute dans le matériau et des coupes grossières. Une façon de lutter contre cela consiste à utiliser une lame à pas plus grossier plutôt qu'une lame à dents fines. Cela permet aux gorges d'évacuer les copeaux plus facilement, de résister au compactage et, espérons-le, de dégager le trait de scie avant d'être complètement rempli. De plus, les matériaux souples ne nécessitent pas beaucoup de pression d'alimentation dans le processus de sciage par rapport aux matériaux durs, car il ne faut pas beaucoup de pression pour que les dents engagent le matériau.

Lors de la coupe de matériaux tendres tels que l'aluminium et le cuivre, la meilleure approche est une pression d'alimentation plus faible, une vitesse d'alimentation plus élevée et une vitesse de lame beaucoup plus élevée. Cela permettra une bonne pénétration de la lame et une élimination des copeaux en temps opportun.

Une autre chose à considérer est que même si les métaux mous sont plus faciles à usiner, il peut être plus difficile d'obtenir une finition souhaitable si l'on considère la mécanique réelle au niveau micro du matériau qui se sépare de la dent de scie. Choisir la mauvaise lame, c'est-à-dire une lame sans râteau positif, peut comprimer la microstructure du matériau, le rendant plus dur lors de la coupe. Les matériaux plus tendres peuvent sembler plus faciles à couper, mais il est important de faire preuve de la même prudence lors du sciage de ces matériaux afin de ne pas produire de déchets ou d'abîmer votre lame de scie à ruban.

Les matériaux structurels non ferreux, tels que les tubes en cuivre ou les formes en aluminium, aggravent ce problème car non seulement ils souffrent des problèmes de coupe non ferreux standard, mais les coupes interrompues qui se produisent lorsque les dents entrent et sortent du matériau peuvent endommager la lame. (Il peut être difficile de trouver le pas de denture parfait lors du sciage de ces matériaux, car les dents passent de sections transversales plus grandes à de plus petites pendant le processus de coupe.) Comme pour tous les matériaux de structure, une attention particulière doit être accordée à la bonne sélection de la lame et au pas des dents.

Lors du sciage de matériaux non ferreux plus durs et plus résistants tels que le titane et le zinc, la charge de l'arcade est une préoccupation rare car le matériau n'a pas tendance à charger les arcades comme le font les matériaux mous. Cela permet d'utiliser plus de dents lors de la coupe de matériaux durs, ce qui augmente la productivité. Une différence majeure entre le sciage des métaux durs et tendres est que les métaux durs nécessitent une pression d'alimentation plus élevée, ce qui permet une meilleure pénétration des dents.

Ces types de matériaux durs ne peuvent pas être coupés rapidement, donc une vitesse d'alimentation plus lente et une vitesse de lame plus lente sont utilisées pour permettre à la lame de pénétrer dans le matériau et de tirer la charge de copeaux nécessaire partout.

Les lames de scie à ruban bimétalliques peuvent offrir une coupe rapide et de qualité sur les métaux non ferreux et peuvent résister aux rigueurs de la coupe rapide. Lorsqu'ils sont utilisés correctement, ils peuvent également durer longtemps.

Les fabricants de lames utilisent généralement un acier rapide (HSS) pour les dents de la lame, en le liant avec une variété de méthodes, telles que le soudage par faisceau laser ou le soudage par faisceau d'électrons, à un dos en acier au carbone à haute résistance. Avec cette combinaison, les opérateurs obtiennent la vitesse de coupe qu'ils recherchent ainsi que la durabilité qui manque aux lames non bimétalliques.

Il est généralement vrai qu'un opérateur de scie peut passer par plus de lames de scie lors de la coupe de matériaux durs, mais cela dépend des matériaux durs et des matériaux mous qui sont comparés. Les lames de scie à ruban bimétallique peuvent être un excellent choix qui peut augmenter la durée de vie de la lame. Par exemple, les lames bimétalliques M51 HSS peuvent atteindre des vitesses de coupe comparables aux lames fabriquées avec M42 HSS et offrent une durée de vie plus longue. M51 est plus résistant à l'abrasion que M42 et cela peut aider à augmenter la durée de vie de la lame.

De plus, les performances de coupe du HSS sont considérablement augmentées grâce à l'alliage avec du cobalt et du vanadium. Ces éléments d'alliage augmentent sensiblement la résistance à la chaleur et à l'usure.

La coupe avec des lames bimétalliques conventionnelles peut entraîner une accumulation de chaleur et peut créer des zones avec des zones affectées par la chaleur (HAZ), ce qui compromet l'intégrité du métal. Cependant, l'un des derniers procédés de fabrication utilisés aujourd'hui pour la fabrication de lames bimétalliques élimine le HAZ, ce qui aide à réduire les problèmes d'arrachement des dents.

Ce processus relie deux bandes de fils HSS à un acier de support dans une phase solide, en utilisant le principe de la liaison par diffusion à l'état solide. Le procédé à l'état solide n'utilise que 10 à 20 % de la quantité de chaleur que l'on trouve dans un procédé de fabrication par soudage. Ce processus de liaison avec la base HSS produit des lames qui atteignent des vitesses de coupe plus rapides sans compromettre la qualité.

Un autre moyen de dissuasion contre l'arrachement des dents implique un contact de soudure entre le matériau de support et les dents de scie. Le processus de soudage par diffusion, contrairement au processus de soudage par faisceau d'électrons, offre 170 % de contact de soudure en plus avec les dents, de sorte que les lames ont une réduction significative des fractures et des bris.

De plus, les lames fabriquées avec un procédé de liaison par diffusion ont une géométrie de dent avantageuse. Par exemple, des fils HSS sont collés sur les côtés de la bande et la zone de fusion (la partie du métal qui a subi la fusion) qui est parallèle aux dents, créant une géométrie à dents rainurées. La géométrie des dents rainurées produit deux surfaces de coupe séparées par la lame. Peu de temps après l'utilisation initiale de la lame, les dents développent une rainure en forme de U, de 0,001 à 0,002 po de profondeur entre les deux bords HSS, modifiant la zone de la lame engagée dans la coupe. La rainure reste à une profondeur constante et s'use au même rythme que les dents.

Les progrès dans la conception des lames de scie à ruban peuvent conduire à de meilleurs résultats de coupe. Par exemple, les lames bimétalliques fabriquées avec un procédé de liaison par diffusion développent une géométrie à dents rainurées - deux surfaces de coupe séparées par la lame - lorsqu'elles sont utilisées. Les dents développent une rainure en forme de U, de 0,001 à 0,002 po de profondeur entre les deux bords en acier rapide (HSS). Cette conception de dent aide à éliminer les copeaux de la coupe, éliminant ainsi un obstacle important à la réussite des coupes.

Les puces doubles, également appelées puces fendues, sont le résultat de la géométrie des dents rainurées. L'avantage est qu'ils sont facilement retirés de la coupe, ce qui est important car lorsque les copeaux restent dans la coupe, ils risquent de tasser les gosiers et de se coller aux dents. Les copeaux fendus sont plus facilement retirés car ils sont enroulés et tombent de la coupe. Le résultat est une coupe 25% plus rapide que les lames fabriquées avec un soudage par faisceau d'électrons conventionnel.

De plus, la rainure en U permet un flux de liquide de refroidissement accru vers la surface de coupe, et un flux de liquide de refroidissement approprié non seulement refroidit et lubrifie la lame, mais évacue les copeaux qui sont pris dans les espaces à l'intérieur des tubes, par exemple.

Lors de la coupe de matériaux tendres tels que l'aluminium, certains utilisateurs finaux préfèrent utiliser des lames en carbone plutôt que du bimétal, car les lames en carbone peuvent avoir des pas de dents plus grands et sont moins chères au départ. Cependant, l'inconvénient des pales en carbone est qu'elles ne durent pas aussi longtemps que le bimétal.

Les lames de scie à ruban à grain de carbure sont dotées d'un tranchant continu ou évidé pour une résistance élevée à la fatigue. Ils peuvent effectuer des coupes précises dans une variété de matériaux non ferreux, principalement des non-métaux, tels que les pneus à ceinture d'acier, les composites, les plastiques renforcés, le graphite composite et la fibre de verre. Ces lames fonctionnent mieux à des vitesses de lame beaucoup plus élevées que celles généralement trouvées sur une scie à ruban à métaux standard.

Les lames à pointe de carbure sont courantes pour couper les matériaux solides ferreux et non ferreux dans les applications de production. Comme mentionné précédemment, la coupe de métaux non ferreux avec des lames au carbure fonctionne mieux lorsque la scie à ruban est capable d'atteindre des vitesses de lame élevées. Selon l'application, cela peut signifier entre 1 000 SFPM et 7 000 SFPM ou plus si une production élevée est l'objectif.

Cela ne veut pas dire que les matériaux non ferreux ne peuvent pas être coupés plus lentement que cela avec des lames en carbure, mais les pointes en carbure et les grains en carbure fonctionnent mieux dans un environnement de production.

Un fabricant particulier a été mis au défi de scier 15 pouces. ronds de titane (6Al-4V). Le processus de sciage était entravé par une faible durée de vie des lames et des coupes extrêmement grossières à l'aide de lames à pointes au carbure. Il a été déterminé que les gorges se chargeaient, causant un effet de planche à laver sur la coupe et générant des forces excessives sur les dents.

En passant à un motif de dent plus grossier tout en ajustant à la fois la vitesse de la lame et l'avance, le client a pu augmenter la durée de vie de la lame d'environ 40 % en plus d'augmenter la production. Les coupes elles-mêmes étaient lisses et sans lignes.

Un autre fabricant a rencontré des gorges de dents de scie qui s'étaient chargées de matériau gommeux ainsi que des coupes grossières lors de la coupe de 8 pouces. solides d'aluminium sur ce qui pourrait être décrit comme une scie à usage général. La vitesse maximale de la lame était d'environ 270 SFPM. De plus, la machine ne prendrait qu'un 1-in. lame, ce qui limitait les modèles de dents disponibles dans les lames bimétalliques et au carbure.

Dans ce cas, la seule option viable était de trouver une dent plus grossière. La solution était une lame en carbone avec un pas de dent de 1,3. Alors que l'on s'attendrait à ce qu'une lame en carbone ne fonctionne pas ou ne dure pas aussi longtemps qu'une lame bimétallique en raison des conditions de fonctionnement, la lame en carbone a en fait surpassé le bimétal. Il a duré plus longtemps et coupé plus vite.

Dans les deux cas, un expert en lames de scie à ruban a aidé ces deux entreprises manufacturières à trouver les bonnes lames pour le travail. Scier des matériaux non ferreux ne doit pas être un défi quotidien. Les bons paramètres de scie à ruban et de sciage peuvent faire toute la différence dans le monde.