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
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
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.

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.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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).

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.

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.

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.

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.

Plazmová předúprava povrchu - povrchová energie versus adheze

V oblasti úprav povrchů materiálů je obecně přijímáno, že povrchová energie je jedno z rozhodujících kritérií pro adhezi nátěrových hmot, barev, lepidel nebo speciálních povlaků. Čím vyšší je povrchová energie, tím lepší by měla být přilnavost. Na základě získaných výsledků z oblasti předúpravy povrchu plazmatem nebo ionizací však nebyla prokázána přímá korelace mezi volnou povrchovou energií materiálů povrchově upravených různými technologiemi a výslednou adhezí nátěrové hmoty nebo lepidla.

Otěruvzdornost povlaků žárového zinku s přídavkem cínu

Žárové zinkování ponorem představuje jeden z nejrozšířenějších způsobů ochrany ocelových materiálů kovovými povlaky. Životnost takto zhotovených povlaků je v běžném prostředí více než 50 let, a proto nevyžadují údržbu. Vlastnosti zinkového povlaku lze navíc podle použití částečně ovlivňovat přídavkem některých prvků do oceli nebo zinkové lázně. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze bylo cílem zhodnotit odolnost proti otěru zinkového povlaku v závislosti na obsahu cínu v zinkové tavenině.

Funkční materiály pomocí depozice atomových vrstev

Depozice atomových vrstev (ALD – Atomic Layer Deposition) je technologie využívající depozice tenkých vrstev na povrch substrátu s přesností v atomovém měřítku, založená na řadě reakcí výchozí látky v plynném stavu s povrchem substrátu. Většina ALD reakcí používá dvě chemické látky, které se nazývají prekurzory.

Lehké konstrukce automobilů - Specifické povlaky hlubokotažných ocelí

Na konstrukční materiály používané při stavbě automobilové karoserie jsou kladeny mimořádné požadavky. Specifické podmínky musejí splnit zejména vnější povrchové díly karoserie, které jsou nositeli designu vozu a které tím i do značné míry rozhodují o prodejnosti a úspěšnosti daného modelu. Kromě základních mechanických podmínek musejí povrchové díly splnit perfektní lakovatelnost, mimořádnou korozní odolnost, ale také musejí mít schopnost bezproblémového zpracování – ať už lisováním, nebo rozmanitými technologiemi spojování, jako je laserové pájení a lepení.

Předúpravy povrchů velkorozměrných ocelových konstrukcí

V letech 2014 až 2016 budovala jako generální dodavatel firma S.A.F. Praha, spol. s r. o., technologická zařízení pro mechanické předúpravy povrchu, odmašťování a termické nástřiky ve výrobním závodě polské firmy Famet v blízkosti města Opole. Investor a uživatel vyrábí zařízení pro energetiku, plynárenský a ropný průmysl, jejichž součástí jsou velké ocelové svařence s hmotností do 250 tun.

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