旋切是许多板材加工企业加工原木的一道重要工序,而刀具是旋切机的核心部件。对于板材加工企业来说,不可避免地面临如下问题:
1) 刀具材质不合格,刀刃的硬度和韧度不达标,从而加工出来的木皮质量不理想。很多旋切机用一段时间后出现的跳刀、尾板裁不好、木皮均匀度差等情况,即使调节电脑参数和刀具的刀高刀缝,仍无法达到正常的使用要求;
2)刀具使用过程中容易钝化,需要定期拆下来磨刀维护,即浪费了人力物力,又降低了生产效率;
3)刀具使用寿命短,需要定期更换,每次都是一笔不小的开支;
那么,是否有一种针对旋切机刀具的革命性创新,为企业提高效率,降低成本呢?
非晶态合金材料,也被称为液态金属(Liquidmetal)或金属玻璃,是继钢铁、塑料之后的第三代革命性新型材料,具有极为优异的耐磨损性能。非晶合金是通过超急冷凝固法制备的,合金凝固时原子来不及有序排列结晶,得到的固态合金为长程无序结构,没有晶态合金的晶粒、晶界存在。
▲晶体(左)和非晶体(右)的结构示意图
非晶复合涂层具有极优秀的耐磨损优势,应用于木材刀具上,可以极大地延长刀具的使用寿命。
普通的刀具表面是直接对抗冲击颗粒,接触面积小,应力高度集中,发生嵌入和切削粘结相现象,摩擦力大,冲击强度大,从而逐渐磨损;非晶复合涂层具有低模量(120-150GPa)、低摩擦系数(0.09)和各向同性,把冲击颗粒的高度集中应力,分散在更大面积上,避免嵌入,减小冲击强度,从而实现了耐磨损性能的大幅提高;经实测,非晶复合涂层的耐胶轮湿砂磨损性能是20G碳钢的10倍以上;
▲普通金属表面(左)和非晶复合涂层表面(右)冲击示意图
▲汉思非晶耐磨农机刀具在收割1000亩玉米田后,表面基本无磨损。
非晶复合涂层应用于木材刀具,还具有两大优势:
1)高硬度、高强度、高韧性;
非晶合金的原子排列是无序的,有很高的自由体积,外力作用时,可重新排列形成另一稳定的组态,因而非晶合金屈服时呈整体屈服而不是局部屈服,具有很高的屈服强度,从而不易发生断裂;非晶合金延伸率低但并不脆,具有很高的韧性。普通金属会有疲劳断裂的现象,而像非晶薄带,即使反复弯曲180º也不会断裂;
▲晶体(左)和非晶体(右)的受力示意图
2)良好的导热性能;
非晶合金的耐高温冲蚀性能是20号碳钢的10倍以上;非晶复合涂层应用于木材刀具上,能够避免木材刀具作业时间过长而刀刃发热变形的情况;
▲木材刀具
山东汉思非晶材料科技有限公司的技术团队已经成功开发出了非晶复合涂层木材刀具。经实验反馈,装备非晶复合涂层后的木材刀具寿命大幅延长,作业效果超出普通刀具1-2倍以上,显著降低了企业的刀具维护成本。
汉思的非晶复合涂层技术拥有多项发明专利,当前木材刀具已经实现批量化生产。