Témata
Reklama

Povrchová úprava viskoelastickými abrazivy

Před více než třiceti lety vyvinula americká firma Extrude Hone originální proces dokončovacích operací povrchové úpravy tvarově komplikovaných povrchů Abrasive Flow Machining (AFM), využívající pohybu abraziv v pojivu viskoelastických polymerů k vytváření nevídaně jemné drsnosti povrchu.

Technologie s procesem AFM byla původně vyvinuta za účelem zlepšení proudění plynů a kapalin v kritických dílech leteckých hydraulických a palivových systémů. Odhrotováním se docílilo příznivých zaoblení hran a změn průřezů, odstranění překážek toku a zvýšení jakosti vnitřních povrchů, které nelze jinými technikami obrábět. V průběhu let se tato technologie rozšířila jako finální úprava povrchu výrobků řady průmyslových oborů - od leteckého a automobilového průmyslu po výrobu polovodičů a razicích nástrojů na mince v jakosti proof. Úspěch přinesl vývoj několika specifických modifikací procesu AFM, z nichž poslední je technologie Orbital Abrasive Flow Machining (Orbital AFM), využívající orbitálního vibrátoru ke kruhovému pohybu obrobku při vířivém pohybu plastového abraziva. Výsledkem je drsnost obráběného povrchu menší než R0,01 µm.
Výsledná jakost povrchu opracovaného technologií AFM překonává běžné procesy dokončovacích operací. S lapováním má technologie AFM společné to, že využívá volného abraziva (termín abrazivum se zde užívá právě proto, že brusivu a broušení se proces již velice vzdaluje) a blíží se tribochemickým pochodům. Práškové abrazivum hrubého zrna 10 až velmi jemného zrna 1000 je rozptýleno v různých viskoelastických polymerech různého složení a úpravy, jejichž reologické vlastnosti a viskozitu lze v širokém rozmezí měnit. A to od vysoce viskózních těstovitých hmot přes pastovité až po řídké tekutiny, které např. při leštění automobilových trysek protékají vnitřními průměry 0,5 mm rychlostí blízkou rychlosti zvuku a umožňují leštění vnitřních povrchů trysek velmi malých průměrů - až 0,1 mm.
Reklama
Reklama

Procesy AFM

První proces AFM využíval vratného pohybu a průchodu viskoelastického abraziva obráběným dílem za střídavého protisměrného tlaku vyvozovaného dvěma písty řízenými v rozmezí 7 - 200 bar, průtokem abraziva na cyklus a počtem cyklů. Již od počátku se tento extruzní proces používal pro všechny obráběcí operace úprav povrchu dutin zápustek a forem na plasty a sklo po obrábění EDM, nástrojů pro protlačování a tažení, vstřikovacích trysek, sacích potrubí, lopatek, kompresorových kol, odlitků přesného lití aj. Pro technologii AFM byly vyvinuty upínací systémy pro kusové i sériové zpracování, otáčivé a naklápěcí stoly, přípravky, manipulátory a roboty, těsnění a systémy pro automatizaci a kontrolu parametrů.
Pro obrábění členitých a maloprůměrových průchozích dutin jednosměrným pohybem abraziva dávkovacím pístovým čerpadlem byl vyvinut proces One-Way AFM, jehož předností je rychlost obrábění, snadné čištění a rychlá výměna nástrojů a dílů.
Pro rychlé obrábění velmi členitých dílů s více průchozími dutinami se užívá procesu Multiflow AFM, používajícího většího počtu selektivně ovládaných pístů s přesným dávkováním a kontrolou průtoku.

Proces Orbital AFM

Nejnovější variantu představuje proces Orbital AFM, vhodný pro většinu aplikací dosavadních procesů, především pro obrábění otevřených hlubokých i mělkých dutin zápustek a forem a pro díly, jejichž konstrukce umožňuje obtékání obráběného povrchu viskoelastickým abrazivem. Proces AFM je zde doplněn o účinek orbitálního vibrátoru s kruhovým pohybem nejen ve dvou, ale i ve třech rovinách s oscilací v amplitudách 0,5 až 5 mm. Na rozdíl od původního extruzního procesu s velmi jakostními povrchy stěn v dutinách a na hranách je tento proces ještě vhodnější pro vytváření vhodných zaoblení a rovnoměrnosti a přesnosti povrchu s drsností povrchu Ra 0,01 µm i menší! Pro lepší opracování hran a přechodů dutin se doplňuje pomocným nástrojem, jenž negativně kopíruje obráběný povrch a mezi nímž se pohybuje abrazivum jednosměrným nebo vratným pohybem.
Proces Orbital AFM je velmi rychlý; u razicích nástrojů na mince trvá leštění povrchu z drsnosti Ra 0,5 na drsnost Ra 0,01 jakosti proof pouhých 7 minut. U nástroje na protlačování 3 hliníkových profilů provedených elektroerozivním obráběním (drátovým řezáním) na drsnost Ra 1 µm trvá leštění profilů na Ra 0,1 µm jen 6 minut. Nástroje lze tímto procesem i čistit od nalepeného hliníku a od mazadel; výsledkem je lepší jakost povrchu vyrobených profilů.
Vedle zápustek a forem je nejrozsáhlejším polem aplikací automobilový průmysl. Kromě dutin a vnitřních povrchů trysek, sacích a výfukových sběrných potrubí se upravují i bloky, hlavy, písty a části vstřikovacích čerpadel. Podle údajů firmy Extrude Hone přispěly právě povrchové úpravy procesy AFM u sériového vozu Ford Contour SVT k vysokému litrovému výkonu 57 kW/l při výkonu 145 kW a obsahu 2544 cm3. Značný zájem je i o rychlou a ekonomickou povrchovou úpravu disků kol tlakově litých z hliníkových slitin s vysokou jakostí a dobrou optikou povrchu.

Oblasti využití

Proces AFM nachází uplatnění i pro drobné a náročné díly hydrauliky, pneumatiky a přesné přístrojové a lékařské techniky (např. části srdečních chlopní), v mikroelektronice a tam, kde jsou požadovány ultračisté povrchy. Není náhodou, že firma Extrude Hone působí mimo USA i v Japonsku, Koreji, Číně, na Tchaj-wanu a v západní Evropě. Prestižní aplikací je úprava vnitřních povrchů těles vysokotlakých turbočerpadel Pratt & Whitney pro raketoplány Shuttle.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 10502
Datum: 09. 05. 2001
Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

Šetrné a účinné čištění těžko dostupných míst

Klasické postupy čištění ve vodě se dostávají na hranice svých možností, když jde například o kapilární struktury nebo komplexní geometrie. Za takové situace se nově na scénu dostávají tzv. CNP technologie (Cyclic Nucleation Process). Tato technologie pracuje na principu cyklické nukleace (tvorby krystalových zárodků z přesycených roztoků).

Zvýšení výkonu u tribo stříkání

Stříkání práškových barev systémem tribo je založeno na fyzikálních principech, které do značné míry určují výsledné parametry stříkacího zařízení. Výrobce stříkacích pistolí je postaven před úkol navrhnout optimální konstrukci, která bude poskytovat nejlepší možný výstup, jakým je dostatečně nabitý prášek, který vystupuje v požadovaném množství a s použitelnou rychlostí z ústí nabíjecí trubice. Jak název napovídá, nabíjení prášku tribo je založeno na principu tření.

Související články
Ako zvýšiť kvalitu povrchových úprav

Dokonale čistý a odmastený povrch dielov je základnou črtou pre všetky povrchové úpravy, ktorý má veľký vplyv na výslednú kvalitu produktu. Predovšetkým rôzne spôsoby nanášania kovov si vyžadujú starostlivú prípravu povrchu, aby sa zabránilo vzniku škvŕn, ktoré vznikajú v dôsledku povrchovej kontaminácie počas tvárnenia kovov.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Finesy antikorozních úprav do extrémních podmínek

Není asi náročnější zakázky na povrchové antikorozní ochrany než konstrukce pro extrémní klimatické podmínky, jako je střídání abnormálních teplot a slané prostředí. To je totiž ta pravá „ochranářská“ maturita. Mají-li se v těchto podmínkách chránit nadrozměrné konstrukce, není mnoho firem, které si na to troufnou. Před takovým dilematem stáli nepochybně investoři a realizační firmy při stavbě ve své době největší výletní lodě Queen Mary II a těžaři při konstrukci zřejmě nejseverněji umístěné naftové těžební plošiny Goliat v Barentsově moři. Jejich volba firmy realizující protikorozní úpravy padla na vlašimský Metalkov.

Kompozitní povlaky jako možná náhrada za povlaky na bázi CrIV

Tento příspěvek se týká oblasti povrchových úprav, zejména elektrolyticky vyloučených kovových povlaků, a to způsobu vytvoření kompozitní povrchové úpravy na bázi niklu s vysokou odolností proti opotřebení. Výsledkem provedeného výzkumu je technologický postup závěsového pokovení pro nový kompozitní povlak NiP-XLS, který by mohl nahradit povlaky na bázi CrIV.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Zvýšení procesní spolehlivosti čištěním

Společnost BUPI Golser je světovou špičkou ve výrobě zařízení pro průmyslové čištění obrobků a transportních nosičů. Čisticí zařízení BUPI Cleaner jsou známá díky svým vynikajícím výsledkům čištění, kterých dosahují při vysoké hospodárnosti, energetické účinnosti a šetrnosti ke zdrojům. Vyráběna jsou v sídle společnosti BUPI Golser Maschinenbau v Halleinu u Salcburku. O zákazníky z České republiky a Slovenska pečuje od roku 2017 brněnská společnost Imtos.

Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

Vývoj epoxidových barev na konstrukce

Trendem dnešní doby je snižování nákladů na nátěrové systémy na konstrukce. Tyto systémy jsou ve většině případů složeny ze základní nátěrové hmoty (NH) epoxidového typu a vrchního polyuretanového emailu. V rámci úspory nákladů byla vyvinuta NH, která plní funkci obou těchto nátěrových hmot, to znamená, že má antikorozní vlastnosti, splňuje funkci vrchní NH a je možné ji aplikovat pouze v jedné vrstvě.

Nový druh maskování pro metrické šrouby

Do současné doby bylo k dispozici pro maskování vnějších závitů několik druhů krytek, které jsou sice levné, ale mají spoustu nevýhod.

Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

Lasery s krátkými pulzy pro povrchové úpravy

Pulzní nanosekundové vláknové lasery mají v průmyslových aplikacích více jak dvacetiletou tradici a dnes jsou již standardními nástroji, které se používají při zpracování materiálů. I když se původně tyto lasery potýkaly s velmi nízkými průměrnými výstupními výkony (pouze cca 10 W), nyní jsou díky velmi kvalitnímu svazku vhodné pro laserové značení a přesné obrábění. Jejich jednoduchá integrace umožňuje efektivní opracování povrchu vysokou rychlostí i při větších rozměrech součástí. To je konkrétně při laserovém čištění a dalších povrchových úpravách velkou výhodou.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit