Stopy aluminium w świecie obróbki skrawaniem cz. I
Główni odbiorcy surowca w postaci stopów aluminium to przemysł motoryzacyjny i lotniczy. W celu zmniejszenia kosztów transportu różne materiały zastępuje się stopami aluminium. Dzięki małej gęstości otrzymuje się zmniejszenie masy i redukcję kosztów transportu. Szacuje się, że w 2020 r. stopy te będą występować średnio w ilości 184 kg, przeliczając na jeden pojazd, podczas gdy w 2015 r. było to 169 kg, a w 2000 r. – 105 kg.
Zastosowanie aluminium i jego stopów wciąż wzrasta
Doskonałe właściwości, takie jak: odporność na korozję, odporność na pełzanie, dobra plastyczność, przewodność elektryczna i cieplna, niewielki stosunek masy do wytrzymałości, niska cena w stosunku do innych materiałów oraz możliwość ponownego recyklingu niemal w stu procentach, stawiają aluminium i jego stopy na wysokim miejscu pod względem zastosowań w niemal wszystkich sektorach przemysłu. W krajach rozwiniętych zużywa się ok. 35 kg tego surowca rocznie na jedną osobę; dla porównania w krajach słabo rozwiniętych – nawet trzykrotnie mniej.
Głównymi przyczynami zwiększającego się popytu są: rosnący postęp gospodarczy, postępująca urbanizacja i wzrost populacji.
Wraz z postępem technologicznym następuje substytucja stali na wytrzymałe stopy aluminium głównie w sektorach: transportowym, lotniczym, maszynowym i budowlanym. Generuje to niższe koszty eksploatacyjne oraz korzyści ekologiczne. Powtórne przetworzenie aluminium pochłania tylko 5% energii w stosunku do pierwotnej produkcji. Daje to możliwości odzyskiwania i przetwarzania materiału bez zmian właściwości fizycznych i chemicznych. Obecnie produkuje się ponad 60 mln ton aluminium rocznie.
Należy jednak zaznaczyć, że wzrost produkcji aluminium pierwotnego w Europie to tylko 6%. W Polsce nie produkuje się go od 2009 r. Pod względem produkcji w 2016 r. zajmowaliśmy 3. miejsce w UE z produkcją na poziomie 325 tys. ton. W Europie w tym czasie wyprodukowano 4,5 mln ton. W ciągu ostatnich 25 lat odnotowano trzykrotny wzrost ilości aluminium potrzebnego do wyprodukowania samochodów osobowych.
Głównymi odbiorcami aluminium są: transport (38%), budownictwo (25%), opakowania (16%) i przemysł (7%). Szacuje się, że największym odbiorcą aluminium do 2030 r. pozostanie sektor motoryzacyjny. Prowadzona polityka klimatyczna w zakresie obniżenia emisji CO2 będzie skutkowała coraz szerszym zastosowaniem jego stopów we wszystkich samochodach osobowych.
Na jakie trudności można natrafić w trakcie obróbki stopów aluminium?
Stopy aluminium są podatne na obróbkę skrawaniem. Zalicza się je do stopów łatwo skrawalnych. W większości przypadków trudności w obróbce stopów aluminium są związane ze skomplikowaną geometrią wyrobów, a w mniejszym stopniu – ze skrawalnością samego materiału. Najczęstszymi przyczynami błędów w obróbce stopów aluminium mogą być: brak sztywności układu OUPN, stosowane duże wysięgi narzędzi skrawających, mała wydajność procesu, nieodpowiednia strategia obróbki, niewystarczające chłodzenie, brak kontroli i spłukiwania wiórów oraz okresowo powstający narost. Ponadto do przyczyn błędów mogą również należeć: powstawanie długich wiórów podczas toczenia czy wiercenia, zaklejania rowków wiórowych wierteł i gwintowników oraz duża pojemność i rozszerzalność cieplna aluminium.
Czytaj też >> Depozyt w Urzędzie Patentowym – nowy oręż w walce z nieuczciwą konkurencją?
Wydajne skrawanie
Aby wydajnie skrawać aluminium, trzeba spełnić kilka warunków. Wydajność procesu frezowania jego stopów związana jest z zastosowaniem szybkich strategii obróbki takich jak HSM czy HSC. Pożądana duża prędkość obrotowa narzędzi wymaga zastosowania odpowiednio sztywnej maszyny technologicznej, szybkich wrzecion wraz z odpowiednim układem kinematycznym. Stosowanie frezowania szybkościowego sprawdzi się, gdy sterujemy możliwie małą masą. W takim przypadku standardowa kinematyka frezarki 3-osiowej nie jest najlepszym rozwiązaniem. Duża bezwładność oraz czas hamowania i rozpędzania elementów wykonawczych maszyny nie sprzyjają dynamice procesu, a wręcz opóźniają go oraz wpływają negatywnie na pracę narzędzi oraz ich zużycie. Mogą powodować drgania.
Możliwości pełnego wykorzystania potencjału procesu obróbki daje zastosowanie strategii trochoidalnych z kontrolą opasania narzędzia, to znaczy: optymalizacja procesu pod kątem stosowania zmiennych posuwów narzędzia; dopasowanie odpowiedniej średnicy narzędzia oraz jego wysięgu; stosowanie właściwych oprawek narzędziowych, możliwie lekkich i sztywnych, wyważanych w zakresie dużych prędkości. Stopy aluminium mają niewielki właściwy opór skrawania w stosunku do innych materiałów konstrukcyjnych, co generuje niewielkie siły skrawania. Ponadto w zakresie prędkości skrawania powyżej Vc = 1000 m/min następuje spadek sił skrawania. W przeciwieństwie do innych materiałów konstrukcyjnych zwiększanie prędkości skrawania nie przyczynia się do zwiększenia zużycia narzędzia. Narzędzia do obróbki ubytkowej stopów aluminium mają ostrą geometrię. Charakteryzują się ostrą krawędzią skrawającą, mają polerowane rowki wiórowe, nie powinny być pokrywane. Zaleca się, aby narzędzia pełnowęglikowe miały nie więcej niż trzy ostrza skrawające.
mgr inż. Tomasz Pałka
Piśmiennictwo
-
Poznański K., Sozański J., Suchowolec J.: Inteligentne innowacje w przemyśle aluminiowym. Rozwój przemysłu aluminiowego. Warszawa 2017.
-
Burek J., Płodzień J.: Wysokowydajna obróbka części ze stopów aluminium o złożonych kształtach. „Mechanik”, nr 7/2012.
-
Wittbrodt P., Łapuńka I.: Przemysł 4.0 – wyzwanie dla współczesnych przedsiębiorstw produkcyjnych.
Mogą zainteresować Cię również
Przemysł 4.0: era automatyzacji i robotyzacji produkcji – Konferencja Techniczna w Bydgoszczy
11 kwietnia w City Hotel Bydgoszcz odbędzie się Konferencja Techniczna „Automatyzacja i robotyzacja produkcji – kierunek Przemysł 4.0” organizowana przez Axon Media. Spotkanie skierowane jest do praktyków, którzy poszukują innowacyjnych rozwiązań w zakresie automatyzacji oraz ...
Automatyka zabezpieczająca w instalacjach energetycznych
Z artykułu dowiesz się: jak prawo charakteryzuje konieczne elementy bezpieczeństwa instalacji energetycznej,kto ponosi odpowiedzialność za bezpieczeństwo takiej instalacji,z czym wiąże się scalenie urządzeń ciśnieniowych na ...
Jak właściwie dobrać nitonakrętki?
Czym są nitonakrętki? Gdzie znajdują swoje zastosowanie? Są one niezbędnym elementem konstrukcyjnym, który wykorzystywany jest przede wszystkim w montażu oraz łączeniu elementów. Nitonakrętka to metalowy element konstrukcyjny wykorzy...
Nowe wydanie czasopisma „STAL Metale & Nowe Technologie” 3-4/2024 już dostępne
Do rąk naszych prenumeratorów trafia właśnie nowe wydanie 3-4/2024 czasopisma \"STAL Metale & Nowe Technologie\". Numer dedykowany jest szczególnie na targi STOM w Kielcach. Temat główny to metrologia. Co znajdzie...
ZBUD polski producent urządzeń transportu bliskiego i pozycjonerów spawalniczych
ZBUD to firma, która rozwija się i rośnie w siłę już prawie 40 lat. Obecna w Polsce i za granicą zdobyła renomę, produkując urządzenia dźwignicowe. Ceniona za niezawodną jakość oraz komfort współpracy, celnie odpowiada na potrzeby współczesnego rynku. Produkowane przez firmę...
Dni Otwarte w DIG Świtała! Temat główny: prasy krawędziowe
W firmie DIG Świtała w dniach 4-8 marca 2024 odbyły się kolejne dni otwarte – tym razem tematem wiodącym spotkania były prasy krawędziowe. Co działo się na spotkaniu i czego mogli spodziewać się goście? Odwiedzający mieli mo...
Wybrane maszyny i urządzenia stosowane w procesach gięcia
W niniejszym artykule dokonano przeglądu maszyn i urządzeń wykorzystywanych w procesach gięcia rur, profili, drutu oraz sprężyn. Przedstawiono charakterystykę giętarek wybranych producentów dostępnych na rynku polskim. Urządzenia podzielono na: giętarki trzpieniowe, giętarki b...
Metody łamania wiórów w obróbce skrawaniem – cz. II
Z artykułu dowiesz się: jakie są sposoby łamania wiórów;od czego zależy wybór metody łamania;jakie są wady i zalety poszczególnych metod. Dobór odpowiedniej metody łamania...
Ocena ryzyka a odporność sieci i systemów informatycznych na incydenty cyberbezpieczeństwa
Z artykułu dowiesz się: co wpływa na bezpieczeństwo systemu informatycznego;jakie elementy należy wdrożyć zgodnie z obowiązującymi normami;które sektory przemysłowe powinny zwrócić szczególną uwagę na kwestie cyberbezpieczeń...
Targi BUDMA 2024 – Podsumowanie
2 lutego br. w stolicy Wielkopolski zakończyły się najbardziej rozpoznawalne europejskie targi dedykowane sektorowi budownictwa – Międzynarodowe Targi Budownictwa i Architektury BUDMA oraz towarzyszące im Targi Maszyn Budowlanych INTERMASZ/INFRATEC, a także Targi KOMINKI, któr...
Właściwości warstwy wierzchniej wybranych stopów metali po cięciu laserem
Z artykułu dowiesz się: jakie są wady i zalety technologii cięcia laserowego;od czego zależą właściwości materiału po cięciu;jakie badania przeprowadzono. Proces wytwarzan...
Analiza procesu spawania plazmowego – cz. I
Z artykułu dowiesz się: jaki jest wpływ parametrów spawania na jakość złączy;gdzie stosuje się technologię spawania plazmowego PTA;jak zachodzące w łuku plazmowym zjawiska wpływają na proces cięcia.
Kompendium wiedzy o najnowszych rozwiązaniach w branży produkcyjnej – Konferencja Techniczna w Bydgoszczy
Już 10 kwietnia w City Hotel Bydgoszcz odbędzie się organizowana przez Axon Media Konferencja Techniczna „Niezawodność i Utrzymanie Ruchu w zakładach produkcyjnych” stanowiąca idealną okazję do wymiany doświadczeń między przedstawicielami branży UR.
Logo na elewacji – zmora Kierownika Budowy i GW
W branży budowlanej, zwłaszcza w przypadku budynków przemysłowych, takich jak hale i obiekty wielkopowierzchniowe oznakowania są tak samo istotne jak pozostałe elementy wyposażenia. Jednak, gdy nadchodzi moment umieszczenia logo na ...
Bezpieczeństwo pracy z laserami czyszczącymi
Na czym polega technologia czyszczenia laserowego i jakie są jej zalety? Co wyróżnia lasery czyszczące spośród innych technologii? Uniwersalność procesu czyszczenia laserowego sprawia, że może być z powodzeniem stosowan...
Dobre perspektywy dla rynku magazynowo-przemysłowego w Polsce
Według najnowszego raportu „Rynek magazynowo-przemysłowy w Polsce”, opublikowanego przez firmę doradczą Newmark Polska, rok 2023 był jednym z najlepszych w historii rynku magazynowo-przemysłowego w Polsce. Zanotował on drugi najlepszy wynik pod względem nowej podaży (3,7 mln m...
Kalendarium wydarzeń
Relacje
„Hutnictwo żelaza i stali w Polsce. Wyzwania i szanse dla szarej i zielonej stali”
23 listopada w Centrum Informacji Naukowej i Bibliotece Akademickiej w Katowicach odbyła się konferencja „Hutnictwo żelaza i stali w Polsce. Wyzwania i szans...
Sprawdź więcejEMO 2023 – Mazak Go Green
Podczas targów EMO 2023, które odbyły się 18-23 września br. w Hanowerze, firma Yamazaki Mazak zaprezentowała swoją wizję zaawansowanych rozwiązań technologi...
Sprawdź więcejEnergetab 2023
Za nami trzy intensywne dni 36. międzynarodowych targów energetycznych ENERGETAB. Były one niezwykle pracowite dla 433 wystawców, którzy starali się zaprezen...
Sprawdź więcejI Mazowieckie Sympozjum Obróbki Skrawaniem
W dniu 22 czerwca br. na Wydziale Mechanicznym Technologicznym Politechniki Warszawskiej odbyło się I Mazowieckie Sympozjum Obróbki Skrawaniem, współorganizo...
Sprawdź więcej