Rozkład naprężeń i temperatur podczas skrawania 2/3

Część 2 -obróbka skrawaniem
 Teraz parę terminów:-  opory skrawania, czyli siła po przyłożeniu której frez może się zagłębić w materiał obrabiany.
Największej siły wymagają materiały z grupy 5 i 6. Dalej 1 i 2, i tu mała uwaga, bo choć stal nierdzewna jest w miarę miękka to ma tendencję do utwardzania się w strefie zgniotu a powstały wiór nadal ma tendencję do sczepiania się z powierzchnią przyłożenia. Rada: wiertło kobaltowe do nierdzewki jak zaczyna wydawać pisk to oznacza, że już nie skrawa i trzeba je naostrzyć.
I ostatnia grupa o najniższym oporze skrawania to 3 i 4.
Dalej napiszę o temperaturach powstających podczas skrawania na styku narzędzie - przedmiot.  Najmocniej narażonym miejscem w narzędziu na nagrzanie i zużywanie jest naturalnie krawędź skrawająca, stąd chłodzenie + smarowanie powinno być zawsze brane pod uwagę. Nawet jak wiercimy jeden otwór i mamy wiertło do stali zamocowane w uchwycie to można je zanurzyć w oleju. Tak wygląda analiza temperatur w trakcie skrawania przy zachowaniu zbliżonych parametrów.

Z obrazka widać, dlaczego np. mosiądz czy żeliwo jest łatwe do skrawania a stal nierdzewna czy hartowana nie.
I na zakończenie trochę o skrawalności materiałów. Na skrawalność ma wpływ wiele czynników, część z nich opisałem powyżej. Zalicza się jeszcze do nich min.:
- Geometria ostrza i materiał, z jakiego jest wykonane narzędzie( wiertła do stali, wiertła HSS NWKa, noże tokarskie czy frezy palcowe).
- Parametry skrawania, inaczej siła nacisku - posuwu, prędkość skrawania.
- Metoda i intensywność chłodzenia (ciągłe czy jednorazowe).
- Sposób mocowania materiału i narzędzia (uchwyt wiertarski, imadło maszynowe).
A teraz ciekawa uwaga, taki paradoks: dla jednostki, która wykonuje pracę(wiercenie czy toczenie) korzystne są stale o małej wytrzymałości, małej ciągliwości i małej ścieralności. Natomiast dla użytkownika produktu najlepszym materiałem jest taki, który wykazuje dużą wytrzymałość, wysoką ciągliwość i niewielką ścieralność.

Obróbka skrawaniem dla początkujących 1/3

Cześć
Następna seria materiałów: praktyka w pigułce - o obróbce skrawaniem, z wyszczególnieniem materiałów przedmiotów obrabianych. Zaznaczam, że teksty są poświęcone dla majsterkowiczów, młodych szlifierzy i innych osób rozpoczynających batalię z obróbką skrawaniem. Z tego względu opuszczę szczegółowy opis narzędzi węglikowych stosowanych w obróbce wieloseryjnej, wysokowydajnej. Skupię się na obróbce przy pomocy zwykłych narzędzi, czyli: tokarka, frezarka i ewentualnie wiertarka stołowa lub wiertarka ręczna, i wkrętarka akumulatorowa.
Obróbka skrawaniem to tak najogólniej: nadawanie obrabianym przedmiotom żądanych kształtów, wymiarów przez częściowe usuwanie ich materiału w formie wiórów, narzędziami skrawającymi ( wiertła do metalu, frezy do metalu, noże tokarskie, rozwiertaki). Skrawaniem nazywamy: wiercenie, toczenie, frezowanie, struganie.
 Wybór najbardziej odpowiedniego materiału narzędzia skrawającego (wiertło, frez do metalu, nóż tokarski itd.…) oraz jego geometrii do użycia w danym materiale przedmiotu obrabianego jest ważne dla zapewnienia bezproblemowego i produktywnego procesu skrawania. Na początek klasyfikacja i krótki opis materiałów obrabianych.

1 Stal to najobszerniejsza grupa materiałowa. Ujmuje obfity zakres materiałów od niestopowych po wysokostopowe, włącznie odlewy staliwne. Skrawalność, zazwyczaj odpowiednia, zależy w dużej mierze od twardości, zawartości węgla i dodatków stopowych. Do obróbki warsztatowej nadają się: stale konstrukcyjne (teowniki, płaskowniki, blachy i inne) staliwo, stale konstrukcyjne stopowe sprężynowe (resory), i niektóre stale konstrukcyjne stopowe przed obróbką cieplną lub odpuszczone.

 2 Stale nierdzewne są materiałami stopowymi z zawartością minimum 12% chromu; inne stopy mogą zawierać nikiel oraz molibden. Rozróżniamy stale nierdzewne ferrytyczne, martenzytyczne, austenityczne oraz austenityczno- ferrytyczne (typu duplex).
Właściwością wspólną wszystkich tych typów jest narażenie krawędzi skrawających na znaczne ilości ciepła, gdyż stale wykazują kilkukrotnie niższą konduktywność cieplną niż zwykłe stale. Oraz tendencje do sczepiania się z narzędziem szczególnie przy krawędzi skrawającej w takim razie zaleca się korzystanie z preparatów smarujących (Terebor preparat do gwintowania i wiercenia). Wobec tego zaleca się stosować specjalnych narzędzi skrawających ( np. wiertła do stali nierdzewnej, z wysoką zawartością kobaltu, odpowiednią geometrią ostrza).

3 Żeliwo, w odróżnieniu do stali, jest rodzajem materiału o krótkim wiórze. Żeliwo szare oraz żeliwo ciągliwe są dość łatwe w obróbce, podczas gdy żeliwo sferoidalne, żeliwo o zwartym graficie oraz żeliwo hartowane z przemianą izotermiczną przynoszą więcej problemów podczas obróbki. Wszystkie żeliwa zawierają SiC, który ściera krawędź skrawającą.

4 Metale nieżelazne jak aluminium, miedź, mosiądz są bardzo miękkie i proste w obróbce. Jedynie aluminium ma tendencję do przyklejania się do powierzchni natarcia i potrzebuje bardzo ostrych narzędzi i stosowania preparatów smarujących ( Terebor preparat do gwintowania i wiercenia) lub stosować system podawania chłodziwa, aluminium o 13% zawartości krzemu jest bardzo ścierne. Generalnie, poleca się tu wiertła i frezy z ostrymi krawędziami, które są przydatne do skrawania z dużą prędkością i charakteryzują się długim czasem eksploatacji.

5 Następna grupa to superstopy żaroodporne. To grupa obejmująca dużą ilość materiałów bazujących na wysokostopowym żelazie, niklu, kobalcie i tytanie. Przywierają one do narzędzia, tworzą narosty na ostrzach, utwardzają się w czasie obrabiania - umocnienie przez gniot i wywołują powstawanie wysokich temperatur w strefie skrawania. Bardzo trudne do obróbki a w warunkach warsztatowych nie obrabialne:).

6 Stale hartowane. Ta grupa obejmuje stale o twardości pomiędzy 45- 65 HRC, jak również żeliwo utwardzone ok. 400-600 HB. Twardość czyni te materiały uciążliwymi do obrabiania a w warsztatowych warunkach nieskrawalnymi. Podczas skrawania wytwarzają wysokie temperatury i są bardzo ścierne dla krawędzi skrawających.

Czyli podsumowując 1, 3, 4 grupa jest skrawalna, 2 w ograniczonych rozmiarach, a za 5 i 6 to lepiej się nie zabierać.

Polskie luty cynowe

Firma Cynel działa na polskim rynku od ponad 25 lat. Produkuje najwyższej, jakości spoiwa lutownicze.
Używa w tym celu najczystsze osiągalne surowce oraz unikatową na skalę światową procedurę wysokociśnieniowej obróbki stopów metali. Na uwagę zasługuje fakt, że technologia ta została opracowana w Polsce - w Polskiej Akademii Nauk - i jest z powodzeniem komercyjnie wykorzystywana przez polskie przedsiębiorstwo. Jest to wzorcowy przykład współpracy nauki i biznesu.
Jakość spoiw lutowniczych wielokrotnie została uznana i nagrodzona przez klientów.
Najbardziej popularne i znane spoiwa lutownicze to:
Spoiwo lutownicze S-Sn97Cu3 jest stopem wyprodukowanym w pierwszym wytopie cyny i miedzi wg. z PN EN 29453-24. Przeznaczony do lutowania w wyższych temperaturach, również przy lutowaniu płomieniowym instalacji miedzianych, oraz w tyglach lutowniczych.
 Spoiwo lutownicze S-Sn99Cu1 to stop wytworzony w pierwszym wytopie cyny i miedzi zgodnie z PN EN 29453-24. Cieszący się popularnością lut miękki, przeznaczony, jako nisko kosztowy zamiennik dla spoiw cynowo ołowiowych.
Spoiwo lutownicze S-Sn60Pb40 wyprodukowane w pierwszym wytopie cyny i ołowiu zgodnie z normą PN EN 29453:2000, w ciągłym procesie odlewania bez dostępu powietrza, następnie wyciskany, co zapewnia eliminację występowania tlenków.
Spoiwo lutownicze S-Sn60Pb40 ma zastosowanie głównie w przemyśle elektronicznym, do produkcji typowych urządzeń i modułów elektronicznych, elektrotechnice oraz do lutowania układów z pokryciami cynowymi, cynowo-ołowiowymi, kadmowymi, cynkowymi i srebrnymi.

W ofercie firmy Cynel znajduje się także obszerna i zróżnicowana gama topników wspomagających procesy lutowania w różnych środowiskach technologicznych. Najważniejsze z nich:
Pasta Cynel-1 jest produkowana na bazie kalafonii z aktywatorami organicznymi. Zawiera aktywny topnik 1.1.2.C wg PN EN 29454. Bardzo dobrze nadaje się do lutowania nawierzchni cynowanych, miedzianych, mosiężnych, niklowanych, pobielania końcówek przewodów itp. W uzasadnionych wypadkach pozostałości pasty można usunąć terpentyną.
Topnik lutowniczy Cynel-Cu ma postać żelu, zawiera mieszaninę soli organicznych (wg PN EN 29454 oznaczenie 3.1.1).
Zastosowanie Topnika Cynel Cu. Topnik używany przy lutowaniu miedzianych instalacji hydraulicznych. Zadaniem jego jest ochronić beztlenowo powierzchnię rury miedzianej i kształtki podczas ogrzewania do temperatury roboczej, aby umożliwić w ten sposób zwilżenie materiału stopem lutowniczym. Topnik Cynel-Cu jest rozpuszczalny w wodzie, co upraszcza usuwanie pozostałości topnika po lutowaniu.
Sposób użycia Topnika Cynel CU
Nawierzchnie rur i kształtek oczyścić do czystego metalu niemetalicznym czyścikiem.
Po oczyszczeniu usunąć powstały pył.
Na oczyszczoną końcówkę rury nanieść małą warstwę topnika Cynel-Cu tak, aby pokrył całą przeznaczoną do lutowania powierzchnię.
Koniec rury wsadzić w kształtkę aż do oporu.
Rurę i kształtkę ogrzać równomiernie aż do uzyskania temperatury roboczej na całej żądanej powierzchni. Płomień palnika trzymać skośnie do rury w kierunku kształtki.
Pozostałości topnika przemyć wodą a wnętrze instalacji przed użyciem podobnie przepłukać wodą.

Przystawki Glob do obróbki stali nierdzewnych

Witam
O stali nierdzewnej pisałem wcześniej, w tej chwili pora na informacje jak taką stal obrabiać.
Stal nierdzewna jest niesłychanie popularnym materiałem używanym wszędzie tam gdzie potrzebne są materiały trwałe estetyczne i odporne na korozję (balustrady, sprzęt gastronomiczny, lady spożywcze i inne). (Wyprodukowane|wytworzone) z niej elementy nie muszą być malowane i lakierowane, wyglądają estetyczne przez długie lata. Te cechy są widome dla użytkownika gotowych wyrobów, sytuacja nie jest jednak tak różowa dla producentów. Tu rozpoczynają się schody. Stal nierdzewna jest bardzo wymagającym materiałem i (ze względu|z powodu} na swoje właściwości (o których pisałem w art. o skrawaniu metali) uciążliwym do obróbki. Wiercenie otworów, frezowanie, spawanie i szlifowanie to częstokroć mordęga.
Dzisiejszy art. będzie dotyczył obróbki ściernej stali nierdzewnych i kwasoodpornych oraz narzędzi do tego celu skonstruowanych (satyniarka, szlifierka do rur, szlifierka do pachwin, pilnik elektryczny) ale po kolei.
Do tej obróbki kwalifikujemy cięcie z użyciem tarcz do cięcia INOX, szlifowania i polerowania. O ile pierwsza i ostatnia z nich nie nastręcza wiele problemów to szlifowanie tak.
Nadrzędny jest tutaj dobór właściwych materiałów ściernych (płótna cyrkonowe, płótna ceramiczne), jak i parametrów skrawania, czyli odpowiedniego elektronarzędzia. Ponieważ od wyrobów ze stali nierdzewnej wymaga się znacznego stopnia estetyki, bo nie są one później malowane, więc spoiny powstałe w czasie spawania jak i miejsca cięć muszą być rzetelnie wyszlifowane, polerowane lub satynowane. Szlifowanie łatwo dostępnych powierzchni przy zachowaniu rygorów technologicznych nie nastręcza większych problemów, gorzej z miejscami trudno dostępnymi, takimi jak rury, balustrady, spoiny pachwinowe. Na rynku pojawiło się się wiele specjalistycznych elektronarzędzi, dzięki którym można wykonać wszystkie wyżej opisane operacje.

 Firma Bosch wprowadziła specjalistyczną rodzinę elektronarzędzi do obróbki stali nierdzewnych. Są to 4 modele oparte o dwie szlifierki kątowe. Kłopot przy sprzedaży takiego sprzętu pojawia się w chwili podania ceny. O ile spore, dobrze prosperujące firmy nie mają z tym problemu o tyle mniejsze, lub firmy dopiero, co zaczynające przygodę z nierdzewką tak. W takiej sytuacji odpowiednim rozwiązaniem jest wykorzystanie przystawki do szlifierki kątowej, cena między 300 a 800 złotych. Polska firma Glob wprowadziła na rynek kilka grup takich przystawek dla firm obrabiających stal nierdzewną. Wystarczy mieć własną szlifierką kątową z zmiennymi obrotami i kłopot z głowy.
Najpopularniejsza z nich to przystawka do obróbki rur nierdzewnych - innymi słowy szlifierka do obróbki rur. Posiada uchylne ramię na sprężynie, które powoduje, że taśma bezkońcowa dostraja się do konturu rury. Gumowe ułożyskowane rolki przeciwdziałają ześlizgiwaniu się pasa bezkońcowego. Uchwyt dokręcany do przystawki to ten sam, który mamy przy szlifierce. Całość składa się szybko i niezwykle prosto ( patrz instrukcja załączona z przystawką). Powstała szlifierka taśmowa do rur pozwala na obróbkę średnic, przystawka GS01 do 40 mm, przystawka GS02 do 70 mm.

Kolejna grupa to przystawki do satynowania i szlifowania płaskich powierzchni. W przypadku tych maszyn nieodzowne podczas zakupu jest wskazanie modelu szlifierki, gdyż każda marka ma odrębny system mocowania osłony. Satyniarka może być zakupiona w wersji z rolką prowadzącą lub nieco tańsze bez rolki. Do satyniarek zakładać można walce z papieru ściernego do bardziej agresywnej obróbki i walce z włókniny polerskiej do satynowania. Walce polerskie z włókniny są sprzedawane w 5 grubościach ziarna. Nadmiernie tylko, że do każdej przystawki wytwórca dorzuca dwie rolki jedną z papieru ściernego a drugą z włókniny.
Następnym ciekawym produktem jest pilnik elektryczny a właściwie przystawka pilnik elektryczny GS03. Wykorzystywany do obróbki trudno dostępnych miejsc. Stosujemy taśmę bezkońcową 10x550 zamocowaną na długim i wąskim ramieniu. Wymiana pasa jest niezwykle prosta dzięki zastosowanej sprężynie i nie wymaga od nas użycia żadnego narzędzia. Napędem na pilnik elektryczny musi być szlifierka kątowa 125 mm z regulacją obrotów, lecz jej moc może być znacznie mniejsza niż w wużej wymienionych.
I ostatnia grupa to przystawka szlifierki do pachwin, z niesłychanie długim ramieniem - GS07. Wygląda dość osobliwie, ale dzięki minimalnej odległości tarcza - głowica idealnie nadaje się do wykańczania spoin pachwinowych. Budowa dopuszcza zastosowanie tarcz filcowych i ściernic elastycznych.
Przy używaniu przystawek koniecznie trzeba zwracać uwagę na obroty i w przypadku wykańczania i szlifowania stali nierdzewnych stosować umiarkowany docisk. Nie ma nic gorszego jak szlifowanie tępym płótnem ściernym i przegrzanie materiału.