strzałka do góry

Skrawalność aluminium
Utworzony przez:  Administrator
Data utworzenia:  2016-05-31 11:03:25


Aluminium ma bardzo duże znaczenie techniczne, a jego produkcja i różnorodne wykorzystanie w ostatnich latach rośnie. Metal ten jest szeroko używany w wielu gałęziach przemysłu, szczególnie w lotniczym i samochodowym, między innymi jako materiał na elementy konstrukcji nośnych i poszycia samolotów, a także detali wystawionych na obciążenia.

Skrawalność jest właściwością materiału określaną jako podatność na kształtowanie obróbką skrawaniem. Stopy aluminium wymagają zastosowania odpowiednich warunków obróbki mechanicznej, ponieważ wykazują takie właściwości jak:

  • duży współczynnik rozszerzalności liniowej - zmiana wymiarów liniowych pod wpływem temperatury (dwukrotnie większa wartość niż dla stali);
  • mały współczynnik sprężystości wzdłużnej - materiał wykazuje dużą elastyczność, w wyniku tego mogą wystąpić odkształcenia przedmiotu podczas intensywnie przeprowadzanej obróbki (trzy razy mniejsza wartość niż dla stali).

Istnieje wiele stopów aluminium, różniących się składem, a także obróbką cieplną której zostały poddane. Są one w większości dobrze skrawalne z wyjątkiem wysokokrzemowych stopów odlewniczych. Rodzaj stopu i jego stan utwardzenia wpływa na zachowanie materiału podczas skrawania, a także na jego twardość, która jest głównym czynnikiem doboru warunków obróbki mechanicznej. Ze wzgledu na zawartość krzemu, strukturę oraz obróbkę cieplną, której zostały poddane, stopy można podzielić na trzy grupy o zbliżonej skrawalności:

  • grupa I - czyste aluminium i niskostopowe materiały do przeróbki plastycznej - charakteryzuje je niewielka twardość, duża ciągliwość i adhezja; w grupie tej w pewnym zakresie zmian warunków obróbki, szczególnie przy małych prędkościach skrawania może powstawać twarde nawarstwienie w kształcie klina (narost), zjawisko te wpływa negatywnie na jakość obrabianej powierzchni;
  • grupa II - umacniane zgniotem lub utwardzane wydzieleniowo materiały do przeróbki plastycznej oraz stopy odlewnicze o zawartości krzemu poniżej 12% - kategoria ta charakteryzuje się najlepszą skrawalnością;
  • grupa III - stopy odlewnicze o zawartości krzemu powyżej 12% - w grupie tej występują stopy gorzej skrawalne, twarde wytrącenia krzemu powodowują zwiększone zużycie narzędzi i zmniejszenie ich trwałości.

Źródło: NASA/MSFC
Źródło: Constellium, Wióry aluminiowe

Można rozróżnić cztery podstawowe sposoby obróbki skrawaniem: toczenie, struganie frezowanie i szlifowanie. Znane również też inne np. dłutowanie, przeciąganie, gładzenie, dogładzanie czy też docieranie. Do obróbki ubytkowej stopów aluminium wykorzystuje się najczęściej technologie frezowania, wiercenia i toczenia. Ze względu na właściwości adhezyjne unika się szlifowania. 

W procesie skrawania stopów aluminium należy zwrócić uwagę między innymi na takie problemy technologiczne jak:

  • proces powstawania wiórów - tworzące się podczas obróbki długie, splątane, wstęgowe wióry mogą doprowadzić do uszkodzenia narzędzia, dlatego istotna jest kontrola ich powstawania, a także sposobu kształtowania i odprowadzania
  • powstawanie przywarć na ostrzu narzędzia skrawającego - najczęściej narost będący źródłem pogorszenia jakości powierzchni powstaje podczas obróbki skrawaniem stopów aluminium z grupy I (o małej zawartości składników stopowych)
  • zużycie ostrza - adhezyjne (podczas obróbki stopów aluminium z I grupy o małej zawartości składników stopowych w wyniku dyfuzji następuje utrata pierwotnych zdolności skrawnych narzędzia) lub ścierne (silne właściwości ścierne wynikają z wydzieleń krzemu w nadeutektycznych odlewniczych stopach aluminium i fazy zbrojącej w kompozytach na osnowie aluminium);
  • temperatura skrawania - miejscowe przegrzanie może prowadzić do zmian struktury mimo dobrej przewodności cieplnej aluminium. Późniejsze etapy obróbki powierzchniowej aluminium mogą uwidocznić tę wadę i pogorszyć jakość wyrobu;
  • siły skrawania - konieczna jest zmiana cech geometrycznych narzędzia w zależności od grupy skrawalności stopu poddawanego obróbce (dla grupy I zaleca się stosowanie zwiększonego kąta natarcia oraz rowka wiórowego o podwyższonej gładkości, dla grupy III stosuje się mniej ostrą geometrię oraz materiały o podwyższonej odporności na ścieranie).

Dużą wadą obróbki skrawaniem są straty materiału, jednak pozwala ona uzyskać przy stosunkowo niedużych kosztach wymaganą chropowatość i dokładność. W zależności od kształtu, wymiaru, dokładności obrabianej powierzchni obróbkę skrawaniem dzieli się na zgrubną, średnio dokładną, dokładną i bardzo dokładną (wykańczająca). Wraz z rozwojem precyzji technik obróbki skrawaniem obserwuje się zwiększanie wydajności obróbki przedmiotów przez stosowanie obróbki średnio dokładnej i bardzo dokładnej.


Źródła:

[1] Dobrzański, L.A. "Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo"WNT, Gliwice–Warszawa (2002)

[2] Grzesik, W. "Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych" WNT, Warszawa (2010)

[3] Feld, M. "Obróbka skrawaniem stopów aluminium" WNT, Warszawa (1984)

[4] http://www.promotor.katowice.pl/

[5] Red. Kuczmaszewski, J., Zalewski, K."Obróbka skrawaniem stopów aluminium i magnezu", Politechnika Lubelska, Lublin (2015)

[6] Pieśko, P., Zagórski, I. "Analiza porównawcza metod frezowania HSM, HPC oraz frezowania konwencjonalnego wysokokrzemowych stopów aluminium" Postepy Nauki i Techniki nr 7 (2011)

[7] Słupik, H. "Obróbka skrawaniem. Podstawy teoretyczne"  Politechnika Śląska (2010)

Komentarze
Napisz komentarz
Aby dodać komentarz musisz się zalogować


g -

Zapisz się na newsletter








Forum Aluminium 2018