avagy

Miből készítsük gazdaságosan a mozgó, terhelt gépelemeket?

1. PA 6 G vagy POM C ?

A két legjobban ismert általános használatú műszaki műanyag az öntött poliamid 6 és a POM C.

A Quattroplast Kft egy rendkívül szívós, stratégiai fontosságú öntött poliamid 6 terméket állít elő, a DOCAMID 6G H-t, mely a gépipar nélkülözhetetlen terméké vált. A másik anyagminőség, a POM C is rendelkezik néhány olyan tulajdonsággal, ami néhány tipikus alkalmazási helyen az elterjedését indokolta.

1.sz. táblázat. A legfontosabb jellemzők összehasonlítása:

Jellemzők	Öntött poliamid 6 (DOCAMID 6G-H)		POM C (DOCACETAL C)
Szilárdsági tulajdonságok		Közel azonos
Hőtani jellemzők		Közel azonos
Elektromos jellemzők		Közel azonos
Szívósság	jobb		gyengébb
Kifáradási ellenállás	jobb		gyengébb
Mérettartás nedves közegben	gyengébb		jobb
Kopásállóság	jobb		gyengébb
Piaci ár	kedvezőbb		drágább
Forgácsolhatóság	?	?	?

A következtetés egyszerű: ha nem nedves, vízalatti alkalmazás vagy egyéb precíziós, gyógyászati, élelmiszeripari gépeleméről van szó, akkor:

• megfelelő szilárdságú
• jó kopásállóságú
• gazdaságos

alkatrész gyártható öntött poliamidból (DOCAMID 6G H).

Mi az igazság a két anyag esztergálásával kapcsolatban?

A továbbiakban összehasonlítjuk a két anyag esztergálását és megmutatjuk, hogyan lehet termelékenyen és jól esztergálni az öntött poliamidot annak érdekében, hogy:

• műszakilag
• gazdaságilag
• élettartamban

a legjobbat érhessék el partnereink.

2. Forgácsolás általánosan ajánlott paraméterekkel.

Aki fémforgácsolás után barátkozik a műszaki műanyagok esztergálásával, az a kezdeti problémák és nehézségek (pl. forgácsoló kés anyaga, élszögei, vágósebesség, hűtés, kenés) tisztázása után – gyakorlati tapasztalatokon alapuló szakirodalmi ajánlások segítségével – elérheti rövid időn belül azt, hogy a kívánt egyenletes felületi minőség és tűrésmező biztosítható.

Többféle műszaki műanyag esztergálása után, betartva az irodalmi forgácsolási ajánlásokat, sok esztergályos arra a következtetésre jut, hogy a POM C egyszerűen és jól forgácsolható, a többi anyag már problémásabb és kevésbé termelékeny a technológia.

Igaz ez az állítás, vagy hamis?

A válasz egyszerű: részben igaz, részben nem!

• Igaz, mert az acélokhoz kissé hasonló a POM C forgácsolási viselkedése és viszonylag érzéketlen az esztergálási paraméterek változtatására.
• Hamis, mert hasonló forgácsolási teljesítmény és felületi minőség elérhető szívós öntött poliamiddal is, de nem mindegy, hogy milyen technológiai paramétereket alkalmazunk.

Az esztergálás megítélésénél egyik legfontosabb szempont a forgács leválása és eltávolíthatósága. Ebből a szempontból a ridegebb POM C forgácsleválása kedvezőbb, mert a szívósabb öntött poliamid 6 forgácsa folyóbb és szívósabb, nagyobb a késre és munkadarabra való feltekeredés veszélye.

Ebből következik, hogy a fő feladat a PA esztergálásnál:

• a forgácsleválás elridegítése,
• a forgács távoltartása a késtől és a munkadarabtól.

Nagyszámú előzetes kísérlet igazolta, hogy ez legegyszerűbben forgácstörő alkalmazásával és a fordulatonkénti előtolás növelésével oldható meg. (A legegyszerűbb esetet vizsgálva, mikor nem alkalmazunk forgácselszívást és hűtést- kenést.)

3. Öntött poliamid 6 esztergálásának optimalizálása, kísérleti bemutató.

Bemutatunk egy esztergálási minta-kísérlet sorozatot, ahol sem a DOCAMID 6G-H sem a DOCACETAL C esztergálásánál hűtést-kenést és forgácselszívást nem alkalmaztunk, így a forgácsleválás törvényszerűsége jobban demonstrálható. A kések élszögei a szakirodalmi táblázatoknak megfelelőek, a vágási sebességet csökkentettük a hűtés hiánya miatt 280 m/min-re, a fogásmélységet 2,5 mm-re választottuk egységesen.

Palástesztergáláshoz használt jellemzők, oldalélű esztergakés:

α – hátszög [ ° ] γ – homlokszög [ ° ] v – vágósebesség [m/min] s – előtolás [mm/ford.] χ – főél elhelyezési szög [ ° ]	JELLEMZŐK	POLIAMID 6	POM C
	α	8	6-8
	γ	5	5
	χ	90	90
	v	280	280

A kísérletekben három jellegzetes vágókés szerepel (1. ábra.):

1. Keményfémlapkás oldalélű esztergakés (2.ábra)

2. Oldalélű gyorsacél kés normál terelőszöggel, beköszörült normál forgácstörővel (3.ábra)

3. Oldalélű gyorsacél kés növelt terelőszöggel és kiemelt forgácstörővel (4. ábra)

1. ábra. Oldalélű esztergakések (balról jobbra 3-2-1 sorrendben)

2.ábra. Keményfémlapkás kés. λ terelőszög = 4°. Lágyívű „forgácstörő”, forgácskivezetés.

3.ábra. Gyorsacél kés. λ terelőszög = 4°. Beköszörült normál forgácstörő, forgácskivezetés.

4.ábra. Gyorsacél kés. λ terelőszög = 6°. Kiemelt forgácstörő, ütköző forgácskivezetés

A 2. 3. és 4. ábra szemlélteti az egyik jelentős szempontot, a „λ- terlőszög”-et, mely alapvető fontosságú a DOCAMID 6G-H esztergálása szempontjából. A másik fontos technológiai paraméter a fordulatonkénti előtolás.

Az előkísérletek szerint, a szakirodalmakban a forgácsolókésekre és egyéb megmunkálási paraméterekre adott értékek javasolt tartományon belüli változtatása nem járt gyökeres változással sem a forgácsleválás, sem a felület egyenletessége szempontjából.

A 2. és 3. táblázat összefoglalja a „λ- terlőszög” és a fordulatonkénti előtolás hatását a POM C és DOCAMID 6G-H viszonylatában.

A kísérletek során az is bebizonyosodott, hogy a DOCAMID 6 G-H esztergálásánál az egyenletes forgácseltávolítást a késről és a munkadarab környezetéből, valamint a forgácsolt felület egyenletességét nagyban segíti a kenés. A poliamid felületre ecsettel felvitt olajos emulzió kismértékű adagolása is kedvezőbb eredményt szolgáltatott.

Ez a kenőhatás a POM C esetében nem okozott szignifikáns különbséget, látványos előnyt nem eredményezett.

4. Következtetések

1. A szakirodalomban megadott forgácsolási paraméter-értékek általánosan megbízható, jó eredményt biztosítanak polimerek forgácsolásánál. A megadott érték-tartományokon belül az egyes esetek finomíthatók.

2. Rendkívül fontos alapkövetelmény az éles, jól-köszörült szerszám.

3. A táblázatos értékek betartásával a POM C forgácsleválasztása egyszerűbb az anyag ridegebb viselkedése – és többek között gyengébb kopásállósága – miatt.

4. A POM C érzéketlenebb a forgácsolási paraméterek változtatásával szemben.

5. A POM C ridegebb viselkedése korlátot jelent az esztergálás előtolásánál. 0,3 mm/ford. felett a felületi minőség hűtés- kenés nélkül jelentősen romlik. (A szakirodalmi ajánlások szerint viszont a vágósebesség 60%-kal nagyobb lehet, mint poliamid 6 esetén.)

6. A DOCAMID 6 G-H szívós folyó forgácsa elridegíthető önmagához képest, ha kiemelt forgácstörőt köszörülünk a gyorsacél késbe.

7. A DOCAMID 6 G-H szívós és kopásálló tulajdonsága miatt, a POM C-hez képest jóval nagyobb előtolással esztergálható, 0,3 mm/ford. feletti előtolásnál is szép, egyenletes felület biztosítható.

8. A DOCAMID 6 G-H forgácsának eltávolítása a kés és a munkadarab környezetéből jelentősen javítható a „λ- terelőszög” növelésével.

9. Minimum λ = 4º esetén a kés már képes a DOCAMID 6 G-H folyó forgácsát folyamatosan a kés mellett leengedni.

10. Minimális kenés a munkadarab felületén jelentősen képes javítani a DOCAMID 6 G-H forgácsleválását (kisebb nyírási feszültség visszamaradása a forgácsfolyamban).

5. Javaslatok

A DOCAMID 6 G-H olyan szilárdsági jellemzőkkel rendelkezik, mint a POM C, de szívósabb, kopásállóbb és gazdaságilag kedvezőbb piaci árral rendelkezik.

A fent leírtak alapján a DOCAMID 6 G-H forgácsolási teljesítménye és felületi minősége eléri a POM C kedvező tulajdonságát, ha betartjuk a következő technológiai finomításokat:

1. Használjunk tökéletesen köszörült gyorsacél kést!

2. Köszörüljünk a késbe kiemelt forgácstörőt!

3. Használjuk ki a terelőszög adta lehetőségeket. Minimum λ = 4º már előnyös forgácselvezetést ad.

4. Esztergálhatunk nagy szerszámelőtolással ( 0.3 mm/ford feletti értékek is használhatók), így termelékenyebbé tehető az esztergálás.

5. Simított felület is készíthető termelékenyen, nagy előtolással, csak a kés csúcssugarát növeljük meg. Minimum R = 0.6 mm csúcssugár esetén már simított felületet készíthetünk nagy előtolással.

6. A poliamid felületre jutatott minimális kenőanyag tovább javítja a forgácseltávolítást, növeli a vágósebességet és előtolást.

Mindezek alapján válaszoljunk az 1. pont alatt feltett kérdésre:

A DOCAMID 6 G-H fent leírt esztergálási tulajdonságainak finomításával egy jó forgácsoló szakember ugyan olyan forgácsolási teljesítményt képes elérni, mint a POM C-vel általában.

Amennyiben nem meghatározó a POM C alkalmazását szükségessé tevő hatás, mint pl. nedves és vizes környezetben precíziós mérettartás, élelmiszeripari vagy gyógyászati különleges elvárások, akkor a DOCAMID 6 G-H továbbra is stratégiai jelentőségű alapanyag az általános gépiparban.

A leírt esztergálási javaslatok minimális plusz-költséget jelentenek a teljes technológiában, viszont:

• szívósabb
• kopásállóbb
• gazdaságilag versenyképesebb

gépelemet lehet előállítani általános gépészeti célra, elsősorban mozgó – súrlódó, gördülő – és dinamikus hatásoknak kitett alkalmazásokhoz.