Alumínium kontroll alatt: HERMAN LY-20 SpeciAl

Az alumínium csiszolása egyedi kihívást jelent. Éppen ezért fejlesztették ki az Abranet Max anyagot, amely megfelel az alumínium megmunkálásához szükséges szigorú követelményeknek.

Ha megkérdeznénk az embereket, hogyan jellemeznék az alumíniumot, valószínűleg olyan szavak hangzanának el, mint könnyű, puha, alakítható. Ezek a tulajdonságok gyakran azt a téves benyomást keltik, hogy könnyen megmunkálható anyagról van szó. A valóság azonban teljesen más – legalábbis, ha nem egyszerű „levágásról” vagy felületi „elcsiszolásról” van szó. Ha Önnek elegendő az a meg(nem)munkáltsági szint, amit az 1. ábrán lát, akkor ez a cikk valószínűleg nem Önnek szól.

Tipikus példa a HERMAN AX-50 SpeciAl abrazív vágótárcsa. Bár ezzel le lehet vágni az alumíniumot, a vágás minősége nem lesz megfelelően reprezentatív. Erről többet is megtudhat cikkünkben: Vágótárcsa színesfémekhez.

Ugyanígy a versenytársak alumínium vágására szánt abrazív termékei is csak szükségmegoldások. Előnyük a hozzáférhetőség – elegendő hozzá egy sarokcsiszoló, amely a legtöbb felhasználó számára mindig kéznél van.

1. ábra. Rossz minőségben meg(nem)munkált alumíniumprofil

2. ábra. Tiszta alumíniumvágás körfűrésszel és alumínium vágásárara való TCT fűrészlappal

Ha azonban a vágás minőségével szemben magasak az elvárások, felejtse el a sarokcsiszolót. Hogy hogyan lehet tiszta vágást elérni alumíniumban (2. ábra) kézi elektromos szerszámmal, arról itt olvashat.

Hasonló a helyzet a csiszolással is. Ha csak „úgy-ahogy” szeretné letörni az éleket vagy egy kisebb felületet megmunkálni, elegendő egy hagyományos lamellás tárcsa is. Mindössze a megfelelő szemcseméretre kell figyelni, és az sem fontos, hogy a lamellák korund, cirkónium vagy kerámia szemcsékből készültek.

Nagyobb felületek csiszolása esetén – különösen kézzel, egy elektromos kéziszerszámmal – a helyzet jelentősen bonyolultabb.

Alumínium csiszolása – tények, amiket ismernie kell

Eddig még nem sikerült olyan betétszerszámot kifejleszteni, amely egy durva hegesztést egy lépésben tökéletesen fényesre tudna csiszolni. Ezért ez a folyamat általában négy fázisra oszlik:

• Durva csiszolás: P40-től P80-ig terjedő szemcseméret
• Felület előkészítése: P120-tól P180-ig
• Finom (befejező) csiszolás: P180-tól P240-ig
• Polírozás: P600-tól felfelé

Ezek az értékek általános szabványnak tekinthetők. A csiszolóanyag lehet alumínium-oxid (korund), cirkónium vagy kerámia - mindegyik anyagnak mások a tulajdonságai, teljesítménye és természetesen az ára is. Ha csak lamellás tárcsák közül választhat, ebben az esetben a legésszerűbb megoldás a legolcsóbb – az alumínium-oxid választása.

A probléma, amit nem lehet figyelmen kívül hagyni: a tárcsa eltömődése

Az alumínium csiszolásának legnagyobb ellensége a szerszám eltömődése finom, puha forgácsokkal (3. ábra) – az aktív csiszolófelület működésképtelenné válik. Gyakorlatilag minden klasszikus lamellás tárcsa, amely textil alapú csiszolószalagból készül, gyorsan eltömődik alumínium csiszolásakor.

Igen, a munka első néhány perce (néha csak másodperce) hatékony. Ezután azonban a tárcsa teljesítménye meredeken csökken – a megmunkált felület hőmérséklete gyorsan emelkedik – amit az alumínium nem visel jól.

Az eltömődött tárcsát gyakran cserélni vagy külső módszerekkel tisztítani kell. És itt jön a logikus következtetés: ha már mindenképpen klasszikus lamellás tárcsát kell használnia, amely csak rövid ideig bírja, akkor legalább ne kerüljön sokba.

Professzionális munkafolyamatokhoz, amelyek nagy anyagleválasztást és állandó teljesítményt igényelnek, a klasszikus lamellás tárcsa határozottan nem megfelelő megoldás.

3. ábra. Eltömődött lamellás tárcsa – az aktív csiszolófelület működésképtelen

A lamellás tárcsa eltömődése – mi ez, és miért alakul ki?

Általánosságban a lamellás tárcsa eltömődése olyan jelenség, amikor a csiszolószemcsék vagy lamellák közötti terek eltömődnek a megmunkált anyag maradványaival – például forgácsokkal, porral, zsírral vagy más szennyeződésekkel.

Ezek a lerakódások megakadályozzák az anyag hatékony leválasztását, növelik a csiszolás során fellépő súrlódást, és ezáltal az adott felület hőmérsékletét is – ez jelentősen rontja a felületkezelés minőségét, egyes esetekben pedig magát a tárcsát is károsíthatja – a legsúlyosabb esetekben munkabalesethez is vezethet.

Ez a probléma leginkább puha vagy tapadós anyagok csiszolásakor jelentkezik, mint például alumínium, réz, bronz vagy puha fa.

A felhasználó számára ez nemcsak a gyengébb munkaminőséget jelenti, hanem a szerszámok fokozott kopását, a tárcsák gyakori cseréjét, és végső soron magasabb üzemeltetési költségeket.

Recept a csiszolóanyag eltömődésének minimalizálására

A csiszolószerszámok eltömődésének csökkentésére általában speciális típusú csiszolóanyagokat, hűtőfolyadékokat vagy tisztítógumikat használnak, amelyek a tárcsa felületének felújítására szolgálnak.

Erre azonban más mód is létezik – nemcsak jobb csiszolóanyagokkal vagy segédeszközökkel, hanem a csiszolás során érintkező felület szerkezetének módosításával is. Más szavakkal: minden a lamellák anyagán múlik, amelyeket a gyártás során felhasználnak.

4. ábra. Abranet Max csiszolószalagok a HERMAN LY-20 SpeciAl lamellás tárcsán

Például a 3M vállalat alumínium csiszolására szolgáló lamellás tárcsákat kínál, amelyeket speciális Cubitron™ II csiszolószalagból gyártanak – ez egy technikailag fejlett megoldás. Létezik azonban egy alternatíva is, amely még jobb eredményt nyújt.

A jelenleg leghatékonyabb anyag az alumínium csiszolására szánt lamellás tárcsákhoz az Abranet Max csiszolószalag, amelyet a finn MIRKA vállalat fejlesztett ki.

Igen, Finnország nemcsak a fjordok és halászat – hanem a felületkezelési technológiák innovációinak hazája is.

Az Abranet Max anyagból készült csiszolószalagok (4. ábra) képezik az alumínium csiszolására szánt HERMAN LY-20 SpeciAl lamellás tárcsáink alapját. Most nézzük meg közelebbről, hogy valóban megfelel-e ez az anyag a magas elvárásoknak.

A részletesebb tesztelés ezúttal nem nálunk zajlott, hanem az olasz Riflex Abrasives vállalatnál, akikkel szorosan együttműködünk lamellás tárcsáink műszaki fejlesztésében, és akik hosszú távú beszállítói bizonyos gyártási alkatrészeinknek.

A tesztelés feltételei:

• Tesztgép: Riflex GTR-2 (régebbi verzió, a mi gyártásunkban már a modernebb Riflex GTR-3 modellt használjuk – ahogy mondani szokás, „A cipésznek lyukas a cipője.” )
• Tesztelés elve: az alumínium munkadarabbal rögzített alaplap balra és jobbra mozog ismétlődő ciklusban
• Munkadarab: alumínium tömbök (6061 AC T1 típus) 25×50×500mm mérettel és 95–97 HB (Brinell) keménységgel
• Csiszológép: HERMAN WX-125 LEVIRA sarokcsiszoló 1550W teljesítménnyel (néhány héten belül elérhető)
• Nyomás: állandó, 4,4kg
• Szemcseméret: P80 minden tesztelt tárcsa esetében

Tesztelt termékek:

• Cubitron™ II csiszolószalagból készült lamellás tárcsa
• Zirkónium csiszolószalagból készült lamellás tárcsa
• Abranet Max anyagból készült lamellás tárcsa

A tesztelés fókuszai:

• Csiszolási teljesítmény – az eltávolított anyag mennyisége időegység alatt
• Hőviszonyok – az anyag felületén csiszolás közben kialakuló hőmérséklet

Csiszolási teljesítmény (Material Removal Rate):

Az egyes tárcsák teljesítményének összehasonlításakor nemcsak azok eltérő hatékonysága volt nyilvánvaló, hanem a teljesítményük időbeli lefutása is (1. grafikon):

• A Cubitron™ II az első percekben a legerősebb benyomást keltette – több mint 20g/perc eltávolított anyaggal –, ezt követően azonban teljesítménye hirtelen visszaesett körülbelül 8g/perc értékre.
• A Zirconia (100%) hasonló, de enyhébb lefutást mutatott: kezdeti, közel 14g/perc teljesítménye kb. 7g/perc értékre csökkent.
• Az Abranet Max szerepelt a legjobban – teljesítménye stabil maradt, közel 14g/perc szinten, és az első 25 percben olyan benyomást keltett, mintha egyáltalán nem kopna. Ez azonban csak a látszat, mivel amint az aktív csiszolófelület „a ragasztóig” elhasználódik, a csiszolási teljesítmény hirtelen visszaesik – ez viszont csak jóval később, több mint egy óra csiszolás után következik be, amely során körülbelül 850g anyagot távolított el a munkadarabból.

1. grafikon. Anyagleválasztás az idő fügvényében

Miért van ez a különbség?

A görbék magyarázata viszonylag egyszerű:

• A Cubitron™ II nagyon jó teljesítményt nyújt, amíg új. Rövid idő elteltével azonban elkezd eltömődni, ami a csiszolási hatékonyság csökkenését okozza.
• A Zirconia görbéje hasonló lefutású, mint a Cubitron™ II-é – azzal a különbséggel, hogy a csiszolási teljesítmény alacsonyabb. Ez is nagyon hamar eltömődik.
• Az Abranet Max speciális hálós szerkezetének köszönhetően ellenáll az eltömődésnek – még hosszabb használat esetén is. Ezért képes egyenletes és megbízható teljesítményt nyújtani.

2. grafikon. Kumulatív csiszolási teljesítmény (g)

Kumulatív teljesítmény (Cumulative Removal):

Természetesen az időegységre vetített teljesítmény kulcsfontosságú paraméter – különösen, ha figyelembe vesszük a munkadíjat. Azonban a teljes kumulatív lecsiszolt anyagmennyiség is fontos mutató, különösen hosszabb munkafolyamat vagy sorozatgyártás esetén.

A 2. grafikon azt mutatja, hogyan teljesítettek az egyes tárcsák a 25 perces teszt során:

• Cubitron™ II: csaknem 250g anyagot távolított el
• Zirconium (100%): körülbelül 180g
• Abranet Max: több mint 300g

Az Abranet Max nemcsak időben stabil teljesítményt kínál, hanem a legnagyobb teljes anyageltávolítást is.

A lamellák vizuális állapota a tesztelés után

Az 5. ábrán látható a tesztelt tárcsák munkafelületének állapota különböző csiszolási idők után:

• 3. ábra A – Cubitron™ II: 25 perc után a lamellák erősen eltömődtek
• 3. ábra B – Zirconium: az erős eltömődés már 5 perc után megjelent
• 3. ábra C – Abranet Max: a lamellák még 25 perc csiszolás után is tiszták

Ez a vizuális különbség megerősíti a teljesítménytesztek eredményeit – az eltömődés az alumínium csiszolása során az egyik fő tényező, amely nemcsak a csiszolás hatékonyságát, hanem a szerszám élettartamát és költségét is befolyásolja.

5. ábra. A Cubitron 25 perc után (A), a Cirkónium 5 perc után (B) és az Abranet Max 25 perc után (C)

Hőviszonyok az alumínium csiszolásakor

Az alumínium olvadáspontja 660°C, és amint azt már említettük, rosszul tűri a magas hőmérsékletet. Már 150°C felett hajlamos a szilárdságvesztésre a mikrostruktúrában bekövetkező változások miatt. Csiszolás közben a magasabb hőmérsékletek teljes mértékben nem kerülhetők el, de kulcsfontosságú, hogy ezeket a lehető legalacsonyabb szinten tartsuk.

A tesztelés során 2,5 perces időközönként mérték az alumínium munkadarab felületi hőmérsékletét a csiszolás helyén (3. grafikon). Hőkamerát használtak, amely a legmagasabb pontszerű hőmérséklet-emelkedést rögzítette.

Fontos megjegyezni, hogy az alumíniumban négyszer gyorsabban terjed a hő, mint az acélban, ezért feltételezhető, hogy az anyag belsejében a hőmérséklet magasabb, mint a felületén.

A munkadarab felületi hőmérséklete egyetlen tesztelt termék esetén sem volt kritikus csiszolás közben, azonban a legjobb (legalacsonyabb) értékeket a HERMAN LY-20 SpeciAl lamellás tárcsa Abranet Max csiszolószalaggal történő használata során érték el.

3. grafikon. A munkadarab hőmérséklete csiszolás közben

Zárszó

Termékeink között található egy nem feltűnő, ám rendkívül hatékony lamellás tárcsa, a HERMAN LY-20 SpeciAl. Tökéletes nemcsak alumínium, hanem bármilyen „puha” fém, illetve például puha fa csiszolásához is.

A teszteredmények alapján megállapíthatjuk, hogy a hagyományos lamellás tárcsák korund, cirkónium vagy kerámia csiszolóanyaggal nem alkalmasak professzionális alumíniumcsiszolásra – teljesítményük gyorsan csökken, és túlmelegítik a munkadarabot. A Cubitron™ II ugyan magas kezdeti hatékonyságot mutatott, ám néhány perc elteltével teljesítménye jelentősen visszaesett. A HERMAN LY-20 SpeciAl, amely Abranet Max csiszolószalagból készül, a teljes tesztelés során stabil teljesítményt, magas anyagleválasztást biztosított, miközben minimálisra csökkentette a munkadarab túlmelegedését – a hőtmérsékleti tesztekben is a legjobb eredményeket érte el.

Mindenki számára, aki elektromos kéziszerszámmal csiszol alumíniumot, HERMAN LY-20 SpeciAl optimális megoldást jelent. Próbálja ki – és győződjön meg róla saját maga.

Kulcsszavak: alumínium csiszolása, lamellás tárcsák, csiszolótárcsák, sarokcsiszoló, alumínium, tárcsák eltömődése, puha fémek

Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi
Riflex - tökéletes megoldás alumíniumra
www.mirka.com

Ing. Herman Nagypál

Katonai iskolát végeztem, repülőgépipari villamosmérnöki tanszéken. Már gyerekkoromban megtanultam szerszámokkal, szerszámgépekkel dolgozni édesapámmal egy családi ház építésénél. Minden új termékünket személyesen is tesztelem - saját kezemmel, jól felszerelt műhelyemben. Szabadidőmben szeretek motorozni a román hágókon. Ezen felül a szakterület trendjeit tanulmányozom, és szívesen kipróbálom a konkurens termékeket is. Némelyiken mosolygok, van amire rácsodálkozom (hogy valaki hagyta magát rászedni és megvette), és van, ami nagyon jó. Majdnem olyan jó, mint a miénk😊.