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
  1. Poznański K., Sozański J., Suchowolec J.: Inteligentne innowacje w przemyśle aluminiowym. Rozwój przemysłu aluminiowego. Warszawa 2017.
  2. Burek J., Płodzień J.: Wysokowydajna obróbka części ze stopów aluminium o złożonych kształtach. „Mechanik”, nr 7/2012.
  3. Wittbrodt P., Łapuńka I.: Przemysł 4.0 – wyzwanie dla współczesnych przedsiębiorstw produkcyjnych.

Robo Challenge: zaprogramuj robota!

Tegoroczna, czwarta już edycja Robo Challenge odbędzie się dniach 9 oraz 10 października 2024 r. we Wrocławiu. Wydarzenie to wielowymiarowa przestrzeń wymiany doświadczeń i kontaktów z zakresu automatyki i robotyki przemysłowej. ...

Partner kategorii:

Ekologiczna stal pozyskiwana z odpadów!

O ekologicznej produkcji stali mówi się w ostatnim czasie coraz więcej. Zazwyczaj odnosi się ona do kwestii emisji gazów cieplarnianych, uwalnianych podczas produkcji. Tym razem doniesienia naukowców mówią o samych materiałach, wykorzystywanych podczas wytwarzania stali.

kotwy-mechaniczne-jakich-bledow-projektowych-i-montazowych-unikac

Mechaniczne kotwy ekspresowe

Pewne i bezpieczne zamocowanie elementów do podłoża betonowego wymaga zastosowania zamocowań o najwyższych parametrach nośności i odporności na warunki środowiskowe. Jednym z rozwiązań są mechaniczne kotwy ekspresowe, które znajdują swoje zastosowanie w montażu, gdzie w grę wc...

Partner kategorii:

Politechnika Krakowska ma nowe laboratorium

25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. Politechnika Krakowska zyskała nowoczesne laboratorium, które umożliwia bard...

konferencja-loginpack-przelozenie-terminu-wydarzenia

Informacja o przełożeniu konferencji LogInPack

Informujemy, że konferencja LogInPack zaplanowana na 19-20 czerwca 2024 odbędzie się w innym terminie. Zdając sobie sprawę, jak ważnym wydarzeniem jest konferencja LogInPack dla branży logistycznej i pakowaniowej, dokładamy wszelkic...

Partner kategorii:

Co trzeci przetwórca tworzyw sztucznych inwestuje w park maszyn i urządzeń

Polskie przedsiębiorstwa przetwarzające tworzywa sztuczne zwiększyły swoją zdolność do konkurowania. Świadczy o tym wzrost sub-indeksu MiU dla tej branży o 6,15 pkt. Jest to efekt m.in. zwiększenia nakładów na modernizację parku maszyn i urządzeń (MiU) oraz automatyzację pro...

STAL_5-6_24_obrobka_rozmowa_ze_Zbigniewem_Parterem_iStock-875273138

Przyszłość obróbki plastycznej metali w Polsce

Przemysł metalurgiczny stoi dziś przed niejednym wyzwaniem. O radzeniu sobie z nimi opowiada rektor Politechniki Lubelskiej prof. dr hab. inż. Zbigniew Pater, specjalista w zakresie obróbki plastycznej metali. Joanna Miśk...

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...

Sztuczna inteligencja: jak przygotować się na zmiany w pracy

Wśród medialnego szumu, który nieustannie towarzyszy sztucznej inteligencji, łatwo jest przeoczyć, jak niepozornie, a zarazem radykalnie, AI przekształca nasz świat pracy. Od niszowej fascynacji do dominującego trendu, generatywna sztuczna inteligencja, która za sprawą OpenA...

awarie-budowlane-2024-podsumowanie-konferencji-fot-1

Podsumowanie Konferencji Awarie Budowlane 2024

W dniach 20-24 maja 2024 r. odbyła się w Międzyzdrojach XXXI Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie Budowlane”. Tematyka awarii i katastrof budowlanych od 50 lat związana jest ze środowiskiem szczecińskim. W latach 1974 – 1993 z ini...

STAL_5-6_24_KOMPAKTOWA_STACJA_DO_SPAWANIA_LASEROWEGO_FOT_4

TruLaser Station 7000. Kompaktowa stacja do spawania laserowego 3D

Firma TRUMPF jest znanym i cenionym na świecie producentem maszyn do obróbki blach (m.in.: wykrawanie, gięcie, jak również cięcie i spawanie laserowe), różnego typu rezonatorów laserowych do obróbki materiałów oraz zaawansowanej elektroniki. Bazując na rozwijanej przez dekad...

STAL_5-6_24_Karol_Frydrych_SPD_POPRAWA_WLASCIWOSCI_MECHANICZNYCH_MATERIALOW_iStock-1757332858
Partner kategorii:

O spajalności stali bainitycznych: nanostrukturalne stale bainityczne

Z artykułu dowiesz się: czym są stale nanobainityczne;jakie są ich zalety oraz ograniczenia;gdzie można je wykorzystać. Ze względu na doskonałą kombinację właściwości wytr...

W ten sposób marnujemy rekordowe ilości taniej zielonej energii

Ograniczenia w produkcji energii z OZE powtarzają się coraz częściej. Jak podaje Forum Energii, łącznie w kwietniu br. ograniczono generację 149,6 GWh energii elektrycznej. Z tego 25,8 GWh z farm wiatrowych i 123,8 GWh z dużych instalacji fotowoltaicznych. 

zloty-medal-targow-modernlog-2024-poznaj-laureatow

Znamy laureatów nagrody Złoty Medal targów MODERNLOG 2024

Poznaliśmy produkty wyróżnione prestiżową nagrodą Złotego Medalu na targach Logistyki, Magazynowania i Transportu MODERNLOG 2024 oraz ITM INDUSTRY EUROPE 2024. Laureaci zawalczą teraz o Złoty Medal Wybór Konsumentów. W minionym tygod...

STAL_5-6_24_Wojciech_Kowalski_APERIODYCZNE_STRUKTURY_W_STOPACH_METALI_iStock-1480039441
Partner kategorii:

Kwazikryształy – aperiodyczne struktury w stopach metali

Z artykułu dowiesz się: czym są kwazikryształy;jakimi cechami się charakteryzują;gdzie mogą znaleźć zastosowanie. 5 października 2011 roku izraelski badacz Dan Shechtman o...

Środki dla przedsiębiorców na GOZ. Fundusze Europejskie wspierają zazielenianie polskich firm

Gospodarka o obiegu zamkniętym jest jednym z głównych priorytetów Unii Europejskiej. Wpisuje się w szersze ramy polityki klimatycznej, a także zrównoważonego rozwoju. GOZ stanowi integralny element dążenia UE do neutralności klimatycznej do 2050 roku. Zmniejszenie ilości odp...

Relacje

Katalog produktów

Sklep

STAL Metale & Nowe Technologie 1-2/24

STAL Metale & Nowe Technologie 1-2/24

Zamów
Nowoczesne Hale 1/2024

Nowoczesne Hale 1/2024

Zamów
Utrzymanie Ruchu 1/2024

Utrzymanie Ruchu 1/2024

Zamów
Fastener 1/2023

Fastener 1/2023

Zamów
Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Zamów
Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Zamów
Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Zamów
Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Zamów
Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Zamów
Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Zamów
Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Zamów
Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Zamów
Poznaj nasze serwisy

Nasze strony wykorzystują pliki cookies. Korzystanie z naszych stron internetowych bez zmiany ustawień przeglądarki dotyczących plików cookies oznacza, że zgadzacie się Państwo na umieszczenie ich w Państwa urządzeniu końcowym. Więcej szczegółów w Polityce prywatności.