Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Moderní obrábění nerezových ocelí
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Moderní obrábění nerezových ocelí

Nerezové oceli patří do skupiny železných materiálů se zvláštními vlastnostmi. Dle ČSN jsou zařazeny do třídy 17. Podle svých vlastností se dělí na korozivzdorné, žáruvzdorné a žáropevné. Tyto vlastnosti ovlivňuje poměr legujících prvků. Přesnější je rozdělení podle chemického složení - na oceli austenitické, feritické, martenzitické, austeniticko-feritické

Austenitické oceli - hlavními legurami jsou chrom a nikl. Vyznačují se vysokou odolností proti korozi. Z pohledu obrobitelnosti činí velké problémy nikl. Austenitické oceli patří mezi velice obtížně obrobitelné materiály.
Feritické oceli - mají přibližně stejný obsah chromu. Vzhledem k tomu, že neobsahují niklovou složku, jsou tyto materiály velmi dobře obrobitelné a přitom mají také velmi vysokou odolnost proti korozi.
Martenzitické oceli - oceli s vysokou žáropevností. Mají mnohem vyšší obsah uhlíku, proto nemají příliš vysokou odolnost proti korozi, ale zato mají vyšší tvrdost a zároveň pevnost.
Austeniticko-feritické oceli - vlastnostmi jsou podobné austenitickým a feritickým ocelím, mají ovšem až dvakrát vyšší žáropevnost a žárovzdornost.

Problémy a řešení

Jak již bylo řečeno, nerezové oceli jsou až na výjimky, jako jsou feritické oceli, těžko obrobitelné. Problémy přináší především rychlé opotřebení břitu, špatné lámání a odchod třísek. Nízká tepelná vodivost způsobuje plastické deformace řezné hrany. Nárůstky na břitu způsobují nízkou jakost povrchu. Chemická difúze mezi povrchem obrobku a břitu je dalším častým typem opotřebení. K poškození nástroje nedochází pouze z důvodu opotřebení, ale i praskání či vylamování řezné hrany.
Nástroje pro obrábění nerezové oceli musí mít speciální geometrii, především ostrou řeznou hranu. Například u vrtáků se jedná o ostřejší geometrii úhlu čela, u fréz potom o pozitivní geometrii břitu a pozvolnější úhel šroubovice. Při soustružení jde kromě vhodného karbidu i o utvářeč třísky, který musí mít širší aplikační pole. Na řezné hraně musí být velmi pevné a houževnaté.

Nové typy destiček

Dva nové materiály pro výměnné břitové destičky (VBD) představila před časem firma Korloy. Nahrazují starší typ NC325S a pokrývají v podstatě celé pole pásma M. Materiál značený NC9020 je určen pro vysokorychlostní obrábění (HSC), pro pásmo M10 až M30, materiál PC9030 se používá při nižších a středních rychlostech při vysokých posuvech. U PC9030 je velmi houževnatý mikrozrnný karbid těla destičky pokryt multivrstvým povlakem, nanášeným metodou PVD.
Tab 1 sem
Kromě nového materiálu představuje Korloy také dva nové typy utvářečů. Vedle GS utvářeče, vhodného spíše pro hrubování, lze pro negativní geometrie VBD použít i HA utvářeč pro dokončování a HS utvářeč pro střední obrábění. Oba poslední typy mají ostrý tvar tak, aby snadno bez velkých řezných sil oddělily třísku. Ta je potom vedena pryč z řezu a láme se o zadní část utvářeče (viz řez utvářečem)
Firma Kyocera, japonský výrobce nástrojů, má pro soustružení nerez materiálů ve své nabídce karbid označený CA6015. Na houževnatý základ je nanesen multivrstvý povlak. Sled vrstev, od nejsvrchnější po základní substrát, je následující:
1 - povrchový TiN povlak zaručuje chemickou stálost, zvyšuje odolnost proti oxidaci;
2 - vrstva na bázi speciálního Al2O3 se vyznačuje vysokou otěruvzdorností při vysokorychlostním obrábění. Snižuje možnost chemické difúze při obrábění nerezí;
3 - TiCN (titan karbon nitrid), velmi tvrdý povlak zamezující vylamování břitu;
4 - na samotném velmi houževnatém substrátu je velmi odolná vrstva speciálního povlaku pro zvýšení adheze celého vrstvového systému.
Samotný houževnatý substrát snižuje možnost prasknutí nebo jiného poškození řezné hrany.
Tento typ karbidu je velmi univerzální, lze ho použít od dokončování po hrubování. Břitové destičky se vyrábějí s negativní i pozitivní geometrií břitu. Pro "negativní" destičky jsou doporučené dva typy utvářečů - GU pro dokončování a SU pro střední obrábění až hrubování (jak je vidět z grafů). Pro pozitivní VBD se doporučují utvářeče HQ. V nabídce Kyocery jsou také velmi úspěšné mikrozrnné karbidy s povlakem na bázi TiAlN, nanášeným metodou PVD. Sorta těchto karbidů je značena PR930. Jsou dobře použitelné jak pro běžné soustružení (především pro pozitivní geometrie), tak i pro zapichovací a upichovací břitové destičky.

Vysokovýkonné vrtáky

Vedle monolitických vrtáků ze slinutého karbidu kovu vyrábí korejská firma YG-1 také vrtáky pro oceli s příměsí vanadu. Tyto nástroje se speciální geometrií pro obrábění nerezových materiálů (označení HPD SUS) jsou ekonomicky výhodným řešením. Oproti běžným HSSCo vrtákům je jejich výkon vyšší, dokonce se dá říci, že dosahují téměř parametrů karbidových vrtáků. Z hlediska kritéria "životnost-výkon-cena" jsou výhodné především HPD vrtáky se speciální geometrií pro obrábění nerezových materiálů. Mají také velmi dobré výsledky při vrtání měkkých ocelí, Al slitin, bronzů a dalších slitin mědi. Vyrábí se ve dvou rozměrových řadách od 2 - 20 mm odstupňovaných po 0,1 mm.
Pro srovnání řezných podmínek jsme uvedli tabulku a graf. Tabulka uvádí procentuální porovnání posuvu, otáček, ceny a produktivity vrtání (násobek posuv x otáčky) . Porovnání je vyjádřeno procentuálně vztahované k vrtákům typu HPD-SUS (tedy nástrojům z HSS-Ex s geometrií na nerez). Je vidět, že vrták je dobrou alternativou ke karbidovým vrtákům. Ačkoliv na HPD-SUS nelze použít pro vysoké otáčky, díky velkým úběrům materiálu je možné docílit vyšší nebo srovnatelné produktivity s karbidovými vrtáky. Vysokých úběrů lze docílit díky houževnatému materiálu a především díky speciální, ale jednoduché geometrii. Tyto produktivní nástroje jsou vhodné např. pro provozy, které mají stroje nižších otáček a tuhosti, a nemají tudíž možnost efektivně využívat karbidových vrtáků.
V grafu je uvedena závislost produktivity (posuv x otáčky) na průměru při obrábění nerezových ocelí. Jsou sledovány řezné podmínky na karbidových vrtácích typu Dream Drill s vnitřním chlazením a bez vnitřního chlazení, HPD-SUS (HSS-EX vrtáky doporučené pro obrábění nerezové oceli). Z grafu lze vyčíst závislost výsledné produktivity na průměru. Jako nejproduktivnější se ukazují TK nástroje s vnitřním chlazením. Až na určité výkyvy je vidět, že HSS-EX nástroje jsou při obrábění nerezových ocelí stejně produktivní jako TK vrták při mnohem nižší pořizovací ceně.

Frézy pro Ni, Ti slitiny a nerezy

Obráběči mají v oblibě a poměrně často používají nástroje s univerzální geometrií. Ty jsou určeny pro obrábění běžných ocelí; pro nerez Inconell, Nimonic nebo titanové slitiny příliš vhodné nejsou. Používání takovýchto nástrojů vede ke zvyšování nákladů z důvodů častější výměny. Výkon může sice působit uspokojivě, avšak porovnání s nástrojem s geometrií na nerezy mají nižší životnost, které se tak stávají efektivnějšími. YG-1 má ve své nabídce nástroje označené Jet Power. Tento typ fréz má mnohem pozitivnější geometrii břitu a také úhel šroubovice je ostřejší. V nabídce nástrojů Jet Power jsou mnohobřité frézy pro hrubování a dokončování v dlouhém a krátkém provedení v průměrech 6 - 25 mm a rovněž frézy ze spékaných ocelí, které dosahují na nerezových ocelích velmi dobrých výsledků. Svými řeznými podmínkami jsou nástroje ze spékané oceli velmi podobné frézám ze slinutého karbidu zejména pro nerezové oceli, měkké oceli a neželezné materiály. Tomuto typu fréz se budeme věnovat v některém z dalších vydání časopisu. Všechny zmiňované nástroje dodává na trh firma Grumant.

Další články

Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: