Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Povrchová úprava viskoelastickými abrazivy
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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 Ra 0,01 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.

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.

Další články

Technologie pro povrchové úpravy

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: