Témata
Reklama

Zrod (a znovuzrození) břitové destičky

Prakticky veškeré výrobky z kovů se obrábějí pomocí břitových destiček – ať už se jedná o letecký průmysl, výrobu energetických zařízení, nebo oblast spotřebního zboží. Břitové destičky jsou využívány ve velkém měřítku a pro širokou škálu aplikací, od frézování masivních bloků motorů a tvarového obrábění forem využívaných výrobci sportovní obuvi až po obrábění číselníků. Seznam požadavků na břitové destičky je dlouhý: vysoká odolnost proti opotřebení a dlouhá životnost, vysoké rychlosti úběru kovu a maximální spolehlivost, a to i v náročných podmínkách, jako jsou složité dráhy nástrojů nebo hluboké dutiny, špičková výkonnost při obrábění za sucha i za mokra a vynikající kvalita obrobené plochy při dodržení přísných tolerancí.

Aby bylo možné zajistit tak dokonalou funkci a výkonnost a současně odolnost proti působení extrémních sil a tepla, jsou břitové destičky vyráběny z jedněch z nejtvrdších materiálů na světě. Klíčem k úspěchu je absolutně nekompromisní přesnost – to je důvod, proč proces jejich výroby není ničím menším než formou umění. Jedním ze dvou závodů společnosti Sandvik Coromant, které se zabývají výrobou prášků sloužících jako základ finálního výrobku, je její zařízení v Gimo ve Švédsku. Odsud jsou prášky následně distribuovány do dalších výrobních závodů nebo jsou využívány přímo tímto zařízením pro další výrobu.

Reklama
Reklama
Výrobní závod společnosti Sandvik Coromant v Gimo

Mnoho kroků k úspěchu

Typická břitová destička je vyrobena z 80% podílu karbidu wolframu a kovové, nejčastěji kobaltové matrice, která tvrdá karbidová zrna pojí dohromady. Proces výroby břitových destiček je velice složitý a jeho úplné dokončení vyžaduje více než dva dny, přičemž je nutné překonat celou řadu problémů. Vedle absolutní přesnosti a spolehlivosti je naprosto nezbytná také čistota. Pečlivé sledování kvality v průběhu celého procesu není pouhou možností, ale naprostou nutností.

Prvním krokem je vytvořit pro každý konkrétní prášek směs obsahující naprosto přesné množství přísad. Wolfram, surovina získávaná z omezených zdrojů, pochází buď z dolu vlastněného společností Sandvik v Rakousku, nebo z recyklovaných břitových destiček. Kobalt, titan a veškeré ostatní přísady pocházejí od vybraných dodavatelů, kteří mohou zaručit takovou konzistentní kvalitu, aby nemohlo dojít ke zhoršení vlastností finálního výrobku. Protože na prvním místě je vždy bezpečnost, je každá výrobní šarže důkladně kontrolována v laboratoři. Při průchodu vážicí linkou jsou hlavní přísady během jednotlivých zastávek automaticky nadávkovány do kontejnerů. U některých břitových destiček se velmi malé množství vybraných přísad přidává ručně. Poté, co kontejner projde všemi příslušnými zastávkami, dosahuje hmotnost plného kontejneru několika stovek kilogramů.

Dalším stanovištěm je mlecí provoz, kde se přísady z kontejneru mísí s etanolem, vodou a organickou sloučeninou. Potom jsou rozemlety na částice požadované velikosti – obvykle o průměru 0,1 až 5 mikrometrů. V závislosti na receptuře a finálním výrobku může tento proces trvat od 8 do 55 hodin. Výsledkem je šedá kašovitá hmota, která svou konzistencí připomíná jogurtový nápoj. Tato suspenze se následně čerpá do rozprašovací sušárny, kde se pro odpaření směsi vody a etanolu používá horký plynný dusík.

Když je prášek suchý, skládá se z kulovitých granulí o průměru přibližně 100 mikrometrů. Do laboratoře je odeslán vzorek na kontrolu jakosti. Prášek, který je nyní připraven pro lisování, se pak dávkuje do menších sudů a zpracovává se na lisech, přičemž organická sloučenina slouží jako pojivo, které po vylisování udržuje prášek pohromadě. Jakmile je nainstalována forma určená pro výrobu konkrétního typu břitové destičky, dutina lisovacího nástroje se naplní práškem a stroj pak při výrobě jednotlivých břitových destiček vyvine tlak až 50 tun. Přestože je tento proces vysoce automatizovaný, aby byla zajištěna maximální kvalita a přesnost, je každá destička zvážena a v pravidelných intervalech je prováděna vizuální kontrola operátorem. V této fázi jsou břitové destičky stále velice křehké, takže následujícím článkem výrobní linky je slinovací pec.

Břitové destičky GC4335 vyrobené v Gimo

Zvýšení odolnosti

Pec je schopna najednou pojmout několik tisíc destiček. V průběhu procesu, který trvá zhruba 13 hodin, se destičky zahřejí přibližně na teplotu 1 500 stupňů Celsia, přičemž dochází k natavení a sloučení slisovaného prášku do slinutého karbidu, materiálu s mimořádnou tvrdostí. Při tomto procesu dochází ke značnému smrštění: velikost slinuté břitové destičky je zhruba jen polovina velikosti vylisovaného kusu. Následuje další návštěva laboratoře a kontrola jakosti, po které se broušením horní a dolní plochy destičky upraví její tloušťka na předepsanou hodnotu. Protože slinutý karbid je tak tvrdý, pro broušení břitové destičky na správnou tloušťku se používá kotouč se 150 miliony malých průmyslových diamantů. Břitové destičky se pak často ještě dále brousí. Tímto způsobem je dosaženo jejich přesné geometrie a velikosti.

Jedná se o kritickou fázi celého výrobního procesu, při níž se pro dosažení velice přísných tolerancí využívají 6osé brousicí desky. V souvislosti s tím vznikl před mnoha lety v Gimo i vtip: „Stačí kýchnout a změní se tolerance.“

Když je broušení úspěšně dokončeno, břitové destičky se vyčistí a připraví na povlakování. Aby nepřišly do styku s mastnotou nebo prachem, musí se s destičkami manipulovat v rukavicích. Povlakování lze provádět dvěma různými způsoby. Buď s využitím chemické depozice z plynné fáze (metoda CVD), nebo depozice odpařením z pevné fáze (metoda PVD). Pro metodu CVD je příznačné, že substrát je vystaven jednomu nebo více těkavým chemickým prekurzorům, které reagují s povrchem substrátu, přičemž vzniká požadovaný povlak. Proces PVD probíhá v nízkotlaké peci, kde jsou destičky umístěny na otočném stole, na kterém je na ně nanášen povlak, díky němuž se stávají tvrdšími, houževnatějšími a ještě odolnějšími proti opotřebení.

Když je tato fáze dokončena, břitové destičky jsou připraveny pro balení a distribuci – nejprve však musejí projít další důkladnou kontrolou kvality. Přestože byly v průběhu celého procesu mnohokrát kontrolovány, jsou znovu ručně a vizuálně zkoumány. Kromě toho jsou porovnány s výkresovou dokumentací a výrobními směrnicemi a laserem je na nich vyznačena správná nástrojová třída.

Výrobní linky v Gimo

Myslíme na životní prostředí

To však byl jen zrod břitové destičky. Vzhledem k tomu, že wolfram je získáván z omezených zdrojů – podobně jako ostatní suroviny využívané v tomto procesu – znovuzrození s využitím recyklace je mimořádně důležité. Protože po dobu životnosti břitové destičky se ve skutečnosti opotřebí jen její velmi malá část, většinu materiálu lze znovu použít. Existují různé způsoby recyklace vzácných přírodních zdrojů, jejichž volba závisí na složení použitých břitových destiček: v případě přímé recyklace s využitím metody zinkové lázně jsou použité karbidy rozloženy na prášek pomocí chemických a/nebo fyzikálních prostředků, aniž by docházelo ke změně jejich dosavadního složení. Je tudíž zaručena minimální spotřeba energie a množství chemického odpadu. V případě nepřímé chemické recyklace jsou všechny materiály rozpuštěny na jednotlivé atomové složky, po jejichž rafinaci, extrakci a krystalizaci, následované tepelnými procesy práškové metalurgie, jsou výsledkem ryze čisté produkty.

Ale i v dalších fázích výroby mají své místo dlouhodobě udržitelná řešení, která chrání životní prostředí: například přebytečné teplo ze slinovací pece je recyklováno a využíváno k vytápění provozních prostor v zimním období nebo k jejich chlazení během léta. Kromě toho se recykluje i odpadní karbid nahromaděný během procesu broušení, stejně jako olej používaný jako řezná kapalina.

Naší prioritou je kvalita bez jakýchkoli kompromisů, a abychom ji zajistili, zavedli jsme za tímto účelem velice komplexní proces,“ říká Marco Zwinkels, vedoucí vývoje a výzkumu technologických platforem ve společnosti Sandvik Coromant. „Zároveň si uvědomujeme, že pracujeme se vzácnými surovinami, které by se neměly ztrácet v odpadu, proto děláme vše, co je v našich silách, abychom docílili toho, že naše výroba bude šetrná k životnímu prostředí. A to je důvod, proč je většina materiálů používaných pro výrobu břitových destiček získávána s využitím recyklačních procesů.“

Sadnvik Coromant

nevena.rasic@publitek.com

www.sandvik.coromant.com/cz

Něco navíc....

Video o výrobě řezných destiček Sandvik Coromat v Gimo

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 180409
Datum: 11. 04. 2018
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Finance pro podnikání - Zaostřeno na úspory energie

„Je lepší dobrý úvěr a podpora úvěru než dotace. Jen tak se prokáže životaschopnost projektu.“ To jsou slova Ing. Vladimíra Fabera, zakladatele a dnes předsedy dozorčí rady české strojírenské společnosti FMP.

Progres v navyšování podílu na trhu

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.

Vzestup leteckého a vesmírného trhu

Pro sektor třískového obrábění je automobilový průmysl jedním z nejdůležitějších trhů. V trendu stále více se uplatňujícího elektrického pohonu automobilů se výrobci obráběcích strojů a nástrojů snaží objevit nové trhy. Zaměřují se na letecký a vesmírný průmysl.

Související články
EMO Hannover 2013: část 7 - Technologie, které mnohdy nejsou vidět

Význam a odborný dopad hannoverského veletrhu EMO je tak zásadní v oboru technologie obrábění, že se mu věnujeme na stránkách MM Průmyslového spektra i čtvrtý měsíc po zavření bran výstaviště. Tentokrát přinášíme ucelený pohled na materiály použité ve stavbě strojů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Optimalizované obrábění tvrdokovů

Tvrdokovy se skládají z jemných zrn velmi tvrdých materiálů - zpravidla karbidu wolframu - s kovovým pojivem, jako je např. kobalt. Jsou vytvářeny metodou práškové metalurgie a po sintrování dosahují vysokých hodnot pevnosti a tvrdosti. Tvrdokovy se přednostně používají pro výrobu obráběcích nástrojů, přesto také u řezných a tvářecích nástrojů vede jejich vynikající životnost k rostoucí poptávce. Pro tento účel vyžadované třískové obrábění přináší vysoké náklady. V rámci semináře u jednoho výrobce obráběcích strojů prezentují odborníci z oblasti technologií, obráběcích strojů, nástrojů a softwaru CAD-CAM své zkušenosti i řešení využitelná v praxi.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Nové nástroje z opotřebovaných nástrojů

Není-li možné nástroje ze slinutého karbidu dále přeostřovat, zbývá většinou pouze jedna možnost – odho-dit je do šrotu. Použití nově vyvinuté metody recyklace však nyní umožňuje tyto opotřebované nástroje využít jako výchozí polotovar pro výrobu nástrojů nových.

EMO Hannover 2013: část 8 - upínání obrobků

V tomto vydání se již naposledy v ucelené monotematické retrospektivě poohlédneme po loňském veletrhu obráběcí techniky EMO Hannover. Autor tohoto příspěvku se zaměřil na problematiku upínání obrobků. A co nového v této oblasti firmy nabízejí? Čtěte dále.

Kombinované sklíčidlo

Nové synchronizované sklíčidlo GűhroSync vybavila firma Gűhring kombinovaným upínacím systémem pro závitovací nástroje. Spojením předností klasických synchronizovaných a hydraulických sklíčidel do jednoho celku je nabízena novinka s mimořádnými funkčními vlastnostmi.

EMO Hannover 2011, Část 8 - Materiály ve stavbě strojů

Dnešním předposledním dílem již pomalu uzavíráme náš profesně tříděný pohled na loňskou výstavu EMO Hannover. Dnes se zabýváme materiály ve stavbě obráběcích strojů, v příštím vydání se můžete těšit na zpracovanou oblast brousicích strojů.

Rozhodující krok

PrimeTurning, nová metoda soustružení vyvinutá společností Sandvik Coromant, pomohla indickému výrobci leteckých součástí, který musel čelit problémům s velkým objemem zakázek a obtížně obrobitelnými třídami ocelí, zvýšit produktivitu a zkrátit časy cyklů.

Expert na mikroobrábění

V loňském roce na MSV v Brně uvedla společnost Kovosvit MAS nové pětiosé vertikální centrum MCU450. Symbolicky na stánku společnosti Siemens, která pro prototyp stroje dodala řídicí systém, pohony, motory a zároveň rozváděč osazený ze 100 % komponenty Siemens. Již na veletrhu bylo oznámeno, že prvním zákazníkem obráběcího centra MCU450 bude katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Vznikla intenzivní spolupráce mezi Kovosvitem MAS, Siemensem a vysokou školou, která již přináší první výsledky: aktuálně společnými silami zmíněné subjekty úspěšně řeší mikroobrábění. Předmětem jejich zájmu je těleso náramkových hodinek.

Komplexní obrábění rotačních dílů

Následující článek poskytuje reference rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků. V dnešním vydáním přineseme pohled z laakirchenského závodu na výrobu rotačních dílů Miba Gleitlager Austria GmbH a v příštím vydání reportáž ze salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber specializující se od kusové až po sériovou výrobu dílů a sestav.

Dokonalé povrchy řezných nástrojů

Leštění řezných hran nástrojů je čím dál žádanějším procesem v oblasti strojírenství. Stalo se již zřejmým faktem, že stav řezných hran má obrovský vliv na životnost nástroje a řeznou charakteristiku. Existuje dnes zajímavá alternativa dobře známým procesům, jako je broušení nebo tryskání. Je to úprava řezných hran pomocí vlečného omílání.

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