Rezné podmienky hliníka: Ako dosiahnuť optimálne výsledky

Rezanie neželezných kovov, ako je hliník, mosadz a meď, je problematické kvôli ich fyzikálnym a chemickým vlastnostiam. Tieto kovy majú pri rezaní tendenciu mäknúť, deformovať sa a vytvárať tzv. "ťahanie" materiálu. Viditeľným dôsledkom sú výrazné otrepy a celková deformácia obrobku na hranách v smere pôsobenia nástroja pri rezaní (obr. 1).

Obr. 1: Deformácia obrobku pri rezaní

Aby sme pochopili, prečo rezanie neželezných kovov prináša iné problémy ako napr. železa, musíme sa pozrieť na ich atómovú štruktúru a väzby:

• Atómová štruktúra: železo má zložitejšiu kryštalickú štruktúru s typicky kubickým priestorovo centrovaným usporiadaním. Toto usporiadanie atómov vedie k tomu, že železo má pevnejšie väzby a je odolnejšie voči deformáciám.
• Atómové väzby: väzby v železe sú silnejšie kvôli tomu, že má vyšší počet delokalizovaných elektrónov v atómovej štruktúre, ktoré prispievajú k pevnejším kovovým väzbám.

V praxi sa však málokedy používa čistý hliník alebo železo.

Metódy rezania hliníka

Neželezné kovy je možné rezať rôznymi metódami, od jednoduchých mechanických až po technicky pokročilé:

1. Mechanické metódy

Pokiaľ máte k dispozícii chvostovú pílu, môžete ju s úspechom použiť pre rezanie hliníkových profilov. Pri použití vhodného pílového listu je výsledok pomerne uspokojivý, je však nutné počítať s tým, že pokiaľ sa vyžaduje čistá rezná plocha, nevyhnete sa dodatočnej povrchovej úprave brúsením alebo leštením. Vhodný je akýkoľvek bimetalický pílový list pre pílenie kovov alebo kovových profilov, avšak od vzdialenosti medzi zubami a reznej geometrie závisí rýchlosť rezu a jeho kvalita - čistota.

Pre ilustráciu sme rezali konštrukčný hliníkový profil 40x40mm s vnútornými priečkami našimi pílovými listami HERMAN RX-41F SteelCut a HERMAN RX-61F SteelCut. Druhý je určený pre rezanie tenkostenných kovov s hrúbkou 1-4mm, má rozostup zubov 18 TPI (vzdialenosť medzi zubami 1,4mm) a zvlnené frézované zuby s reznou geometriou MWS. Je vidieť, že otrepy po rezaní sú v prípade jemnejšieho pílového listu o niečo menšie.

Obr. 2: Rezná plocha hliníkového profilu pri rezaní chvostovou pílou

Pokiaľ chvostová píla nie je k dispozícii, ale máte priamočiaru pílu, tiež ňou môžete neželezné kovy rezať s približne rovnakými výsledkami. Pre porovnanie sme zase zvolili dva pílové listy s rôznymi charakteristikami: HERMAN JX-51F SteelCut pre rezanie kovových materiálov s hrúbkou steny 2,5-6,0mm, s rozostupom zubov 12 TPI (vzdialenosť medzi zubami 2,1mm) a reznou geometriou MWS a HERMAN JX-71F SteelCut pre rezanie tenkých plechov hrúbky 0,4-1,5mm, s rozostupom zubov 32 TPI (vzdialenosť medzi zubami 0,75mm) a s reznou geometriou MWS. V tomto prípade mal pílový list veľmi jemné zuby s veľmi malým rozostupom a rýchlosť rezu bola podstatne pomalšia - spôsobená zanášaním zubov pilinami hliníka a tým výrazne zníženým úberom materiálu. Na vzhľade reznej plochy nevidieť veľký rozdiel (obr. 3).

Obr. 3: Rezná plocha hliníkového profilu pri rezaní priamočiarou pílou

Či už použijete chvostovú, alebo priamočiaru pílu, na výsledku sa podpíše princíp činnosti týchto náradí: vibrácie náradia sa prenášajú na obrobok a zanechávajú na ňom stopy v podobe rýh. Rezná rýchlosť je pri pílení týmito náradiami nízka a na reze je vidieť prakticky každý pohyb pílového listu. Keby ste si dali tú námahu a spočítali ryhy na obrobku, zistíte, že každý zdvih píly počas rezania zanechal na reznej ploche svoju vlastnú stopu. Ak chcete dosiahnuť podstatne čistejší rez, musíte siahnuť po okružnej píle. Pri jej použití s pílovým kotúčom HERMAN CX-30 AlCuCut vyzerá plocha rezu oveľa lepšie (obr. 4). Tento kotúč s priemerom 160mm je určený špeciálne pre rezanie neželezných kovov ručnými okružnými pílami. Až 48 striedavo plochých a trapézových zubov zo spekaného karbidu s prímesou 6% kobaltu a s pozitívnym uhlom čela zabezpečí veľmi prijateľnú čistotu rezu. K zníženiu trenia aj pri vychýlení nástroja do strany pri rezaní prispieva nepatrné prečnievanie zubov cez okraj tela kotúča a na čistotu rezu má veľký vplyv aj výrazne vyššia rezná rýchlosť. Kotúč má tenké telo a hladký povrch a v porovnaní s chvostovou alebo priamočiarou pílou vyššiu rýchlosť pohybu nástroja voči obrobku a smer pohybu nástroja je vždy jedným, rovnakým smerom.

Obr. 4: Plocha rezu s okružnou pílou

Všetky popísané metódy rezania neželezných kovov majú svoje pre aj proti, výhody aj nevýhody. Spoločné však majú to, že k ich použitiu potrebujete náradie, ktoré nie je bežnou súčasťou každej dielne. Chvostovou alebo priamočiarou pílou nikdy nedosiahnete také rovné a čisté rezy ako s okružnou pílou - výhodou je však, ak to potrebujete, možnosť rezania oblúkov. V nasledujúcom článku si povieme o tom, ako si s rezaním týchto materiálov poradíte, aj keď nevlastníte vyššie spomínané píly.

2. Pokročilé metódy

Pre najnáročnejšie aplikácie, kde sa vyžaduje dokonalý rez aj hrubších obrobkov bez nutnosti následnej povrchovej úpravy brúsením alebo leštením, sa hodia technicky pokročilé metódy ako laserové rezanie (obr. 5), rezanie vodným lúčom pod vysokým tlakom alebo rezanie plazmou.

Obr. 5: Laserové rezanie

Tipy a triky pre obrábanie hliníka

Hliník je ľahší materiál, a preto sa s ním ľahšie pracuje. Je to mäkší materiál, takže potrebujete oveľa menšiu silu a môžete použiť aj vyššiu rýchlosť rezania.

Odporúčame:

• Na zaistenie čo najlepších výsledkov dbajte na to, aby boli vaše nástroje pri rezaní, sústružení, frézovaní a dokonca aj pri vŕtaní hliníka správne chladené a mazané.
• Pri obrábaní hliníka vždy používajte nástroje s väčším uhlom čela, ktoré lepšie odvádzajú mäkké triesky.
• Z hľadiska výroby by ste tiež nemali zabúdať na „oxidáciu“: keď sa hliník dostane do kontaktu so vzduchom, a teda s kyslíkom, okamžite sa vytvorí vrstva oxidu. Môžete sa tomu vyhnúť tak, že povrchy tesne po obrobení natriete napríklad tesniacou ochranou.

Najjednoduchší spôsob rezania hliníka je pílenie. Nezabudnite však vybrať správny pílový kotúč - na rezanie mäkkého materiálu hliníka sa najlepšie hodia pílové listy na kov s nastavením na nulu. Pri používaní poháňaných pílových kotúčov je najlepšie uprednostňovať nižšie rýchlosti. Rýchlosti posunu by tiež mali byť nižšie a mali by zodpovedať materiálu. To platí v rovnakej miere pre rezné kotúče spájané syntetickou živicou, leštiace lamelové kotúče a brúsne kotúče.

Brúsenie hliníka

Keďže je hliník taký mäkký, pri jeho brúsení si musíte dávať pozor na určitý stupeň roztavenia. Veľkosť vyvíjaného tlaku pri brúsení závisí najmä od jeho kvality a príslušnej zliatiny. Správny brúsny tlak musíte vyvíjať pri použití tvrdého a krehkého duralu. Každý proces brúsenia stláča povrch hliníkového komponentu bez ohľadu na tlak. Môžete to využiť vo svoj prospech pri dokončovacom obrábaní, napríklad pri leštení. Vďaka dobrej tepelnej vodivosti sa teplo vznikajúce pri brúsení ľahko rozptýli.

Niekoľko užitočných rád:

• vždy pracujte opatrne, aby nedošlo k poškodeniu materiálu.
• za najvhodnejšie považujeme použitie brúsnych prostriedkov s pridaným abrazívnym povlakom a chladiacim účinkom, prípadne použitie brúsnych olejov.
• na začiatku brúsenia uprednostňujte väčšie zrná a znižujte ich v krokoch po 100, aby ste dosiahli jemnejšiu povrchovú úpravu.
• ak bol váš komponent nalakovaný, začnite s hrubým brúsnym kotúčom a vysokou rýchlosťou. Pokračujte opatrne - použitie veľkého tlaku automaticky neznamená, že odstránite viac materiálu, ale že pravdepodobne zanecháte nepekné stopy po brúsení.
• ak chcete upraviť úber materiálu, zvýšte rýchlosť. V každom prípade venujte dostatok času výberu správnych brúsnych nástrojov pre danú prácu. Optimálne sú napríklad brúsne nástroje z netkanej textílie s otvoreným povrchom pásu.
• venujte čas aj výberu typu zrna. Vhodné sú základné oxidy hliníka. Elektrokarborundum na druhej strane reaguje s hliníkom, čomu sa chcete za každú cenu vyhnúť.
• dobrou voľbou sú aj brúsne prostriedky s keramickým zrnom, ktoré majú skvelé samoostriace vlastnosti, rovnako ako ostrý karbid kremíka.
• pokiaľ ide o výber správnej kefy, zvážte použitie nylonových štetín s okrajom z SiC alebo nehrdzavejúcej ocele.
• ak s hliníkom pracujete po prvýkrát, pred prácou na väčších plochách si skúste odskúšať tlak a rýchlosť.

Pozor: Nikdy nepoužívajte nástroje, ktoré boli alebo budú používané s iným materiálom, ako je hliník. Takéto nástroje by mohli zapracovať iné kovové častice do hliníka. Tento druh chyby obrábania vedie k vzniku korózie alebo poškodenia materiálu a v najhoršom prípade znamená vyradenie obrobku.

Zváranie hliníka

Možno už viete zo svojej každodennej práce - zváranie hliníka nie je ľahká úloha, a to vďaka jeho bodu tavenia 660 °C. A čo viac, musíte privádzať oveľa vyššiu teplotu, pretože hliník má vynikajúcu tepelnú vodivosť. Po získaní čisto zataveného zvarového švu bez plynových bublín nasleduje konečná úprava zvaru.

Najprv upravte šev tak, aby vizuálne splynul s okolím, a to zbrúsením na výšku okolitého povrchu. Ak máte v úmysle ďalej zušľachťovať povrch svojho obrobku, určite nechybíte s najjemnejšou zrnitosťou.

• Používajte vysoké rýchlosti a dbajte na správne odvedenie tepla.
• Aby ste zabránili zosklovateniu kotúčov, váš kontaktný tlak by mal byť vysoký tak akurát - vnímajte nadmerný tlak z nezvyčajných zvukov nástroja.
• Vláknité kotúče sú vhodnou voľbou na dosiahnutie vysokých rýchlostí úberu pri stále šetrnom zaobchádzaní s materiálom.
• Všímajte si zahrievanie a kontrolujte funkčnosť chladenia.
• Nakoniec vyleštite všetky zostávajúce ryhy. Vaše zvary už hladko splynuli s povrchom.

Leštenie hliníka

Keď z hliníkového komponentu odstránite všetok prebytočný materiál a dáte mu konečný tvar, je čas vybrať si možnosti konečného leštenia. Môžete si vybrať leštiaci stroj alebo uhlovú brúsku s nastaviteľnou rýchlosťou. Tým správnym nástrojom pre menšie práce môže byť aj vrták s klasickým leštiacim bitom.

Určite platí, že správny nástroj vždy závisí od toho, koľko komponentov treba pravidelne leštiť na svojej prevádzke.

Či už ide o manuálne alebo strojovo poháňané nástroje, správne používanie špeciálnych leštiacich kotúčov a leštiacich pást prepožičia aj tomu najmatnejšiemu hliníku lesk, na ktorý môžete byť hrdí.

Neošetrený a neopracovaný, čerstvo vylisovaný alebo valcovaný hliníkový plech sa veľmi rýchlo zanesie vrstvou oxidu. Táto vrstva sa bude zväčšovať v závislosti od toho, ako dlho zostane povrch (komponentu) odkrytý a v kontakte s okolitým vzduchom. V niektorých prípadoch je tento proces vlastne žiaduci. Najprv svetlá vrstva, ktorá neskôr zosivie, sa postupne premení na optimálnu ochranu materiálu. Ak však budete chcieť znova vylepšiť vzhľad svojich komponentov - našťastie sa hliník ľahko čistí.

Znečistenie odstráňte v dvoch krokoch - najprv vykonajte predbežné umytie, po ňom dôkladné vyčistenie pomocou kief, špongií a v prípade potreby aj abrazívnej pasty a čistiacich prostriedkov. Následne zmyte všetky zvyšky a naneste konzervačný, vodoodpudivý čistič.

Čistenie pred zváraním

Ak plánujete zvárať komponenty alebo povrchy, potom je skutočne dôležité odstrániť všetky stopy mastnoty alebo oleja. Vždy najskôr odstráňte mastnotu a olej, až potom riešte vrstvu oxidu.

O olej a mastnotu sa ľahko postarajú organické rozpúšťadlá, napríklad acetón alebo jemný čistiaci lúh.

Vyčistením oxidácie pomocou kefy z nehrdzavejúcej ocele materiál zachováte - ale kefu nikdy nepoužívajte na iné materiály ako hliník! Existuje aj množstvo sprejov, ktoré môžete použiť na prípravu povrchov na zváracie práce.

Výber kotúča do uhlovej brúsky - všeobecné pravidlá

Základné otázky pri voľbe kotúča sú:

1. Potrebujem brúsiť alebo rezať? K rezaniu použijete rezné kotúče. Na brúsenie a čistenie máte širší výber - brúsne kotúče, lamelové kotúče, fíbrové kotúče, kotúče na suchý zips, čistiace kotúče, napr. Scotch-Brite. Pre dosiahnutie dokonalého vzhľadu po brúsení môžete použiť ešte leštiače kotúče.
2. Aký materiál idem brúsiť/rezať? Kotúč vyberáte podľa materiálu, ktorý idete obrábať a jeho hrúbky. Určenie materiálu vyčítate z kotúča. Môže to byť oceľ, hliník, mosadz, kompozit, kameň, betón, keramika, drevo, tehla, plast.... Podstatné je, aby ste kotúč použili iba na materiál, pre ktorého obrábanie je určený - pre rezanie kameňa potrebujete iný kotúč ako na rezanie hliníka, ide o odlišné materiály a tento fakt sa odráža vo vlastnostiach kotúča. Všeobecne platí, že čím tvrdší je materiál, tým mäkší kotúč použijete. Prehľadný zoznam kotúčov podľa obrábaného materiálu nájdete v tabuľke na konci článku.
3. Akú brúsku budem používať? Aké uchytenie kotúča potrebujem? Kotúče sa upínajú do ručnej uhlovej brúsky alebo do strojnej brúsky. Niektoré viete vďaka trnu (stopke) uchytiť aj do vŕtačky. Zamerajme sa na uhlovú brúsku, pretože je to najbežnejší nástroj pre prácu s kotúčmi a pravdepodobne ju máte doma alebo v práci. Kotúče upnete do uhlovej brúsky pomocou matice, ktorú dotiahnete kľúčom alebo pomocou pohodlnej rýchloupínacej matice, kedy nepotrebujete na doťahovanie žiadne náradie. Niektoré kotúče (na suchý zips, fíbrové) je potrebné používať spolu s podložkou, tzv. unášačom. Pre fíbrové kotúče je určený unášač pod fíbrový disk, pre suché adekvátny unášač na suchý zips. Kotúče párujte s uhlovou brúskou podľa priemeru kotúča a jeho maximálnych otáčok (RPM) s otáčkami brúsky - brúsne / rezné kotúče majú presne definované max. otáčky (RPM), ktoré pri prekročení môžu spôsobiť pretrhnutie kotúča a odletenie jeho kúskov vo vysokej rýchlosti do okolia, čo je extrémne nebezpečné pre kohokoľvek v okolí. Je jasné, čo urobí letiaci kúsok kotúča smerom k oku.

Bezpečnosť pri práci s brúsnymi a reznými kotúčmi

Aby brúsenie a rezanie uhlovými brúskami bolo bezpečné, je pri práci s brúskami potrebné riadiť sa nasledovnými radami:

• brúsny kotúč je určený na brúsenie, rezný kotúč je na rezanie - t.j. kotúč určený iba na rezanie nepoužívajte na brúsenie a naopak. Na rezanie sú kotúče typu 41 a 42, na brúsenie kotúče typu 27. Kotúč na rezanie je tenký a nie je stavaný na brúsenie. Pod tlakom by sa rezný kotúč zlomil, rozletel do okolia a mohol spôsobiť vážne zranenie. Brúsny kotúč je zas hrubý, keby ste ním rezali, zbytočne by ste uberali veľa materiálu, zaťažovali brúsku a podstatne zvýšili prašnosť aj hluk pri práci.
• z brúsky neodstraňujte ochranný kryt kotúča, je to veľmi nebezpečné pre obsluhu aj okolostojacich. Slovo ochranný je predsa dosť jasné ;) - niektorí "kreatívci" sú schopní odstrániť ochranný kryt brúsky, aby sa im do nej zmestil väčší kotúč, než je pre brúsku určený. Keďže väčšie kotúče majú iné max. otáčky než malé disky (väčšie sa točia pomalšie, menšie rýchlejšie), môže dôjsť k už spomínanému pretrhnutiu kotúča.
• nepoužívajte poškodený ochranný kryt - ak je kryt ohnutý, prasknutý alebo opotrebovaný, treba ho vymeniť,
• používajte ochranné prostriedky, nutnosťou sú okuliare, múdrosťou rukavice, respirátor alebo maska (kvôli vdychovanému prachu), slúchadlá. Možnosťou je aj tvárový brúsny štít, alebo mód brúsenia na samostmievacích zváracích kuklách.

Tabuľka: Výber kotúča podľa materiálu

Pre jednoznačnú orientáciu je každý brúsny kotúč zvýraznený modrou farbou, rezný kotúč oranžovou.

Používaním správnych nástrojov, dodržiavaním bezpečnostných postupov a aplikovaním vhodných techník môžete dosiahnuť optimálne výsledky pri rezaní a obrábaní hliníka.

tags: #rezné #podmienky #hliníka

Populárne príspevky:

• Grilovacie panvice: Typy a použitie
• Výhody dvojitého skla na rúre
• Inšpiratívna kuchárka od Miloša Mikuša
• Rozprávkové raňajky s Vianocami
• Múčne dezerty pre každú príležitosť