Az alumínium forgácsolása
Technológia
Milyen jellegzetességei vannak az alumínium forgácsolásának, mire kell figyelni és milyen szerszámokat használhatunk a furatmenetek megmunkálásához.
Milyen anyag az alumínium?
Az alumíniumötvözetek szilárdsága viszonylag kicsi, hőtani jellemzői kedvezőek, így jól forgácsolhatóak. Kivétel a színalumínium, amelyet nagy képlékenysége miatt nehéz megmunkálni. Az öntött ötvözetek, amelyeknek a szívóssága kisebb, általában jobban forgácsolhatóak. Az alakítható ötvözetek közül a közepes keménységűek forgácsolhatók a legjobban, a lágyakat a nagy képlékenység, a keményeket pedig a koptatóhatás miatt nehezebb megmunkálni. Vegyük sorra, hogy mire kell figyelni.
Forgácsolási sebesség
Az alumíniumba való menetfúrásnál kisebbek a forgácsoló erők, mint a vasalapú ötvözeteknél és lényegesen nagyobb forgácsolási sebesség engedhető meg, mint az acélnál, vagy az öntöttvasnál.
Forgács eltávolítás
A nagy forgácsolási sebesség miatt időegység alatt több forgács képződik, amelynek az elvezetéséről gondoskodni kell. A hagyományos menetfúróknál a forgács gyakran beragad a horonyba. A megoldás: kevesebb élű, szélesebb hornyú, nagyobb spirálszögű szerszámok.
Élrátét
Az alumíniumötvözetek forgácsolása során az acéloktól némileg eltérő módon alakul ki az élsisak, mert apró fémszilánkokból épül fel. Hatása azonban szintén káros, ezért kerülni kell. A megoldás: nagyobb forgácsolási sebesség.
Tapadás
A forgácsolás során az egyik probléma az alumínium tapadása a szerszámra. Olyan nagy forgácsolási sebességnél, amelynél már nincs élrátét a szerszámmal érintkező anyag vékony rétege a magas hőmérséklet hatására meglágyul. Ezt az anyagot a nyomás kiszorítja az érintkezési övezetből, ahol aztán újra megdermed. Így a forgácshoz hasonló képződmény jön létre, amely szilárdan a szerszámra tapad. Ez a munkadarab túlhevüléséhez, végeredményben igen rossz felületminőséghez vezet.
E probléma kiküszöbölésére éles, pozitív homlokszögű, finom felületminőségű szerszámok szolgálnak. Az érintkezési felületnek minél kisebbnek kell lennie, ezt a célt szolgálja a keskenyebb élszalag, vagy a ritkított fogú menetfúró.
►Bővebben az alumínium forgácsolásáról
Menetkészítési lehetőségek
A furatmenetek előállításához alumínium esetében is a menetfúrás, a menetformázás, a menetmarás és a menet esztergálás jöhet szóba. Itt a menetfúrással és formázással foglalkozunk, de érdemes megvizsgálni a menetmarás lehetőségét, amely sok esetben jelentős előnyökkel jár.
Menetfúrók alumíniumhoz
A jó minőségű finom felületű kézi és gépi menetfúrókkal az alumíniumok többsége megmunkálható megfelelő forgácsolási adatok és hűtő-kenő folyadék alkalmazásával. Az optimális megoldást azonban gépi menetfúrásnál a speciálisan alumíniumhoz való szerszámok adják. Ezek kevésbé érzékenyek a forgácsolási körülményekre, maximális termelékenységre képesek, nem kell tartani az anyag feltapadásától és a forgácselvezetési problémától.
Kézi menetfúró
Kézi menetfúráshoz a Tivoly választékából elsősorban az úgynevezett multi-material menetfúró ajánlott. Ez egy HSS gyorsacél precíziósan köszörült kézi menetfúró, 3-részes készletben elő-, közép- és készrevágáshoz. Általános és nemesíthető acélhoz, korrózióálló acélhoz, öntöttvashoz, alumínium profilokhoz és műanyagokhoz használható. A fekete színű felületkezelés csökkenti a forgács beragadásának veszélyét.
Univerzális menetfúró
Az univerzális menetfúró 3 féle módon használható, azaz gépi menetfúrásra állványos gépen, kisgépbe fogva és kézi menetfúróként hajtóvassal forgatva. Univerzális annyiban is, hogy szinte minden anyaghoz, alumíniumhoz is alkalmas.
Általános célú gépi menetfúró
Gépi menetfúráshoz szintén létezik multi-material típus, amely HSSE kobaltos gyorsacélból készül tapadásgátló eloxált felülettel és a gépiparban használt anyagok többségéhez ajánlott: általános és nemesíthető acélhoz, korrózióálló acélhoz, öntöttvashoz, alumínium profilokhoz és műanyagokhoz. A forgácsterelő éllel ellátott egyenes hornyú menetfúró átmenő furatokhoz való. Zsákfuratoknál a forgácsnak hátrafelé kell távoznia, ami a csavart horonnyal érhető el. Ezekkel a menetfúrókkal jó minőségű menetet lehet készíteni, de a forgácskihordás miatt az anyag kis szilárdsága ellenére sem lehet nagyon gyorsan forgácsolni, és fokozott figyelmet kell fordítani a hűtés-kenésre.
Alumíniumhoz optimális menetfúrók
A lágy anyagokhoz optimális nagy forgácsolási sebességet a speciálisan alumíniumhoz kifejlesztett gépi menetfúró típusokkal, vagy még inkább a menetformázással lehet kihasználni. Nézzük ezeket sorba.
Átmenő furatokhoz alumíniumba: AT2
Az AT2 típus jellemzői:
- HSSEPM kobaltos porkohászati gyorsacél, finom és egyenletes szemcseszerkezettel, amely nagyon jó élstabilitást nyújt.
- TiN kopásálló bevonat, amelynek nagy keménysége és kis súrlódási tényezője csökkenti a kopást.
- Méretek: DIN 371, DIN 374, DIN 376, erősített illetve áteső szárral
- Egyenes horony, forgácsterelés előre, minimális a beragadás veszélye.
- Bekezdőkúp: B típus (3,5-5 menet hosszan forgácsterelővel)
- Menet-tűrés: metrikus meneteknél 6H (normál), amerikai meneteknél 2B
- Ritkított fogazat, ami csökkenti a tapadást.
Zsákfuratokhoz alumíniumba: AT5
Az AT5 típus jellemzői:
- HSSEPM – kobaltos porkohászati gyorsacél
- TiN kopásálló bevonat, nagyobb éltartam
- Méretek: DIN 371 (erősített szár M10-ig), DIN 376 (áteső szár), DIN 374 (finommenet)
- Csavart horony, forgácskihordás hátra felé. Zsákfurathoz való.
- C bekezdőkúp (2-3 menet)
- Horonyszög: 35°
- Menet-tűrés: 6H (normál)
- Ritkított fogazat, csökkenti a tapadást, lágy anyagoknál nagyobb sebességgel használható
Menetformázó alumíniumhoz
Képlékeny menetalakító szerszám 10%-nál nagyobb fajlagos nyúlású alumíniumhoz és lágy rézhez. A formázás termelékenyebb, mint a menetfúrás, kisebb a törésveszély, erősebb a menet. Ügyelni kell a helyes előfúrási méretre és a folyamatos kenésre.
Az alumíniumhoz optimális ASH menetformázó jellemzői
- HSSE-PM kobaltos porkohászati gyorsacél stabil élekkel
- CrN-PLUS tapadásgátló bevonat, kis súrlódási tényezővel
- Méretek: DIN 371, DIN 374, DIN 376 a menetfúrókhoz hasonlóan
- Horony nélküli alakító szerszám, az ASH típus általában jól használható, de mélyebb furatokhoz lehet az ARH kenőhornyos típust választani.
- Bekezdőkúp: C (2-3 menet)
- Menet tűrés: 6HX (normál)
Előfúrás menetformázáshoz:
Az előfúrás lényeges tényező, ami a menet minőségét és a szerszám működését és élettartamát is befolyásolja. Az előfúrási átmérő nagyobb, mint menetfúrásnál. Méretét a terméklapokról megnyitható táblázatból látjuk, de az alábbi képlettel is kiszámolhatjuk 6H tűrésű menetekhez:
- Minimális előfurat = névl.átmérő - (0,48 x menetemelkedés)
- Maximális előfurat = névl.átmérő - (0,43 x menetemelkedés)
Célszerű süllyesztést tenni a furat elejére és végére, hogy elkerüljük az anyag felgyüremlését.
Nyomaték:
A menetformázás nyomatéka magasabb, akár kétszerese is lehet a menetfúrásénak. A nyomaték 2xD-nél hosszabb menetek formázásánál jelentős lehet. A formázás nyomatéka viszont állandó, szemben a menetfúráséval, ahol a nyomaték a szerszámkopással növekszik.
A formázás sebessége
Az optimális sebesség ajánlást megtaláljuk a terméklapon. Általános irányérték, hogy a formázás sebessége 50%-kal magasabb lehet a menetfúrásénál.
Kenés:
A súrlódás miatt nagy hő keletkezik, ezért fontos a szerszám felületének jó kenése. Általában a nagy nyomást elviselő olajok ajánlottak. Fontos, hogy a kenőanyag adagolása folyamatos legyen, mert száraz érintkezés esetén az anyag hamar feltapad a szerszámra.
A menetformázás gyorsabb, termelékenyebb, mint a menetfúrás és mivel nem keletkezik forgács, annak esetleges beragadása nem okozhat problémát.
Menetmarás, mint alternatíva
Bizonyos munkáknál, például hosszú, vagy nagy átmérőjű meneteknél, több azonos emelkedésű és balmenet esetén, vagy tövig menetes zsákfuratban előnyös lehet a CNC menetmarás. Érdemes megnézni a menetmarás műveleti idejét az interneten megnyitható, magyar nyelven is működő SmiProg app segítségével, amit összehasonlíthatunk a menetfúráséval, vagy formázáséval.
