Projekt Národní centrum kompetence - STROJÍRENSTVÍ (NCKS) byl realizován od ledna 2019 do prosince 2022. V konsorciu bylo zapojeno celkem 26 účastníků, z toho 9 výzkumných organizací a 17 průmyslových partnerů.
V minulém čísle Patrick de Vos seznámil čtenáře s pojmem obrobitelnost. V tomto díle se zaměřil na obrobitelnost nerezových ocelí.
Oceli jsou považovány za nerezové, pokud jsou vysoce odolné proti korozi. Odolnost proti korozi vzniká díky rozpuštění dostatečného množství chromu v železe, který na povrchu vytvoří souvislý, přilnavý a regenerační ochranný film oxidu chromu. Nutná je alespoň 10,5% koncentrace chromu. Základem většiny nerezových ocelí je uspořádání prvků Fe-Cr-C a Fe-Cr-Ni-C, obsah dalších legujících prvků je však také velmi důležitý.
Nerezové oceli jsou používány zejména tam, kde je zapotřebí vysoká odolnost proti korozi a v aplikacích při zvýšených teplotách v náročných prostředích – díky své odolnosti proti korozi a schopnosti zachovat si svou mechanickou pevnost při vysokých teplotách. Nerezové oceli se používají v automobilovém průmyslu, (petro)chemickém a potravinářském průmyslu, v zařízeních na výrobu energie atd.
Na trhu je k dispozici široká škála nerezových slitin. Podle převažujících prvků v mikrostruktuře lze nerezové oceli rozdělit do pěti hlavních skupin:
- martenzitické nerezové oceli (tvrdé a abrazivní, obvykle magnetické, tepelně zpracovatelné);
- feritické nerezové oceli (v podstatě měkké čisté železo, nelze je tepelně zpracovávat, magnetické);
- austenitické nerezové oceli (nejběžnější mikrostruktura v nerezi, zpravidla nelze tepelně zpracovávat, vysoký sklon k deformačnímu zpevnění, nemagnetické)
- duplexní nerezové oceli (houževnaté, pevné a univerzální, obsahují feritickou i austenitickou fázi, stále více používané, oproti běžným austenitickým nerezovým ocelím obtížněji obrobitelné);
- PH nerezové oceli (velmi tvrdé, pevné a tepelně zpracovatelné, PH znamená precipitačně vytvrzované – slitina reaguje rychle a důrazně na jakékoliv tepelné zpracování).
Obrobitelnost materiálů je ovlivněna pěti základními vlastnostmi materiálu: tažností (přilnavostí), tendencí k deformačnímu zpevnění, tepelnou vodivostí, tvrdostí a abrazivností.
Pokud porovnáme austenitické nerezové oceli s legovanou ocelí 42CrMo4, která je často používána jako referenční materiál pro určení obrobitelnosti, zjistíme zajímavé rozdíly.
Nerezové oceli obvykle vykazují vyšší tažnost (a přilnavost) než běžné oceli. To znamená, že řezné materiály musí být houževnatější a povlakované vrstvou s nižší tendencí k adhezi. Mikrogeometrie řezné hrany musí kompenzovat vysokou tažnost a musí dobře utvářet třísky. V porovnání s ocelí by měla být řezná rychlost zvýšena pro omezení vysoké tendence k adhezi. Zvláštní pozornost je třeba věnovat drobnému vylamování řezné hrany (z důvodu tvorby nárůstků), vrubovému opotřebení a odlupování povlaku.
Nerezové oceli mají vyšší sklony k deformačnímu zpevnění. Správná mikrogeometrie řezné hrany toto musí eliminovat (ostřejší hrany snižují deformační zpevnění během řezného procesu). Hloubku řezu je nutné neustále měnit (rozloží se tak riziko vzniku výrazného vrubového opotřebení na ostří během obrábění v deformačně zpevněné vrstvě) a zvolit co možná nejvyšší posuvy. Větší vrubové opotřebení a drobné vylamování řezné hrany jsou přirozeným důsledkem této vlastnosti materiálu.
Nerezové oceli mají nižší tepelnou vodivost, tzn. že třískami je odváděno méně tepla, proto je více tepla přenášeno do řezné hrany, což vede k vyšším teplotám na řezné hraně. U řezného materiálu je velmi důležitou vlastností vysoká tvrdost za vysokých teplot. Řezné rychlosti a posuvy zvolte pečlivě tak, aby se vznik tepla omezil a co nejvíce tepla bylo odvedeno třískami. Plastická deformace je typickým opotřebením nástroje.
Nerezové oceli mají srovnatelnou tvrdost s ocelí. Řezné síly budou tedy podobné jako u ocelí a nejsou nutná jakákoliv zvláštní opatření pro kompenzaci řezných sil. Hloubky řezu a posuvy nemusíme ve srovnání s aplikacemi v ocelích nijak omezovat. V případě správné volby všech ostatních parametrů by hlavním druhem opotřebení měl být otěr na hřbetu.
Nerezové oceli jsou více abrazivní, což klade zvláštní nároky na povlak. Povlaky používané v aplikacích pro nerezové oceli musejí být vysoce otěruvzdorné. Je velmi důležité maximalizovat využití nástroje, tj. maximalizovat objem odebraného materiálu po dobu životnosti nástroje. Abrazivnost způsobuje rychlý vznik výmolů.
Po zhodnocení výše uvedených vlastností materiálu a jejich důsledků ovlivňujících řezný proces lze obrobitelnost nerezových ocelí definovat jako odlišnou od obrobitelnosti ocelí. Nerezové oceli si zasluhují odlišný přístup při výběru nástrojů a také při volbě řezných parametrů.
V dalších článcích této série se budeme detailněji zabývat různými činiteli určujícími obrobitelnost: řeznými silami, teplem a teplotou při obrábění, utvářením třísky, opotřebením a životností nástroje, integritou povrchu obrobené plochy.
Podrobné informace k této problematice lze získat také v rámci vzdělávacího programu STEP (Seco Technical Educational Programme).
Patrick De Vos, MSC.
Seco Tools CZ
Rozvoj nových poznatků o nástrojové technologii přináší maximální výhody pouze tehdy, je-li na proces obrábění pohlíženo jako na jediný konzistentní model. Je přitom životně důležité posuzovat různé výrobní scénáře a zásadní vlivy každého z nich na celkovou, globální ekonomiku výroby.
Proces obrábění kovů je způsob výroby, kdy jsou obrobky vyráběny odebíráním materiálu ve formě třísek. Ostří nástroje vtlačováno do materiálu obrobku, ten se deformuje tak silně, až dojde k oddělení materiálu ve formě třísek. Základním prvkem v tomto procesu je řezná hrana, která provádí skutečný řezný proces. Pochopení vzájemného působení mezi břitem a materiálem obrobku je základem pro důkladné porozumění procesu obrábění kovů.
Řezné procesy obrábění kovů představují jednu z nejvýznamnějších skupin metod používaných při výrobě obrobků, neboť přinášejí velmi vysokou přidanou hodnotu. Základními užívanými procesy jsou soustružení, vrtání, frézování, vyvrtávání a vystružování a některé další. Cílem využití těchto procesů je výroba obrobků s vysokým stupněm efektivity, tzn. dosažení požadované kvality v daném čase a s vynaložením přiměřených nákladů.
Výroba správně opracovaného komponentu je záležitostí přeměny hrubého obrobku v dokonalý finální kus tím nejúčinnějším a nejefektivnějším způsobem. Toho lze docílit správnou volbou geometrie (dráha frézy) v kombinaci s vhodnou technologií (výběr frézy a řezných podmínek).
Znalosti kvalifikovaného personálu a poznání všech firemních souvislostí hrají mj. jednu z klíčových rolí při zavádění nových technologií a jejich efektivního využívání směrem k ekonomické stabilitě daného subjektu. Kdo je však nositelem oněch potřebných znalostí? Stát v oblasti odborného vzdělávání bohužel dlouhodobě pokulhává a důsledky nekoncepčnosti práce ministerstva školství především v oblasti středního stupně se aktuálně projevují v plné míře.
V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.
Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.
Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.
Strategie trochoidního frézování byla na trh díky svým výhodám uvedena už před několika léty, ale přesto se často setkáváme se zákazníky, kteří používají výhradně tradiční metody obrábění. Důvodem nejsou nedostatečné možnosti strojového parku nebo absence kvalitního CAM systému pro programování. Důvodem je nejčastěji obecná neznalost této strategie frézování a konzervativní myšlení.
Soustava stroj–nástroj–obrobek předurčuje, jak přesné a kvalitní bude obrobení polotovaru obrobku. K významným, ale bezesporu velmi podceňovaným prvkům tohoto procesu patří také upínání obrobku. O trendech v upínání obrobků pomocí technologických palet pojednává tento příspěvek.
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?
a mnoho dalších benefitů.
... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou