alebo

Aké sú ekonomické materiály pre pohyblivé, zaťažené časti strojov?

1. PA 6 G alebo POM C ?

Dva najznámejšie všeobecne používané technické plasty sú lisovaný polyamid 6 a POM C.

Spoločnosť Quattroplast Ltd. vyrába mimoriadne húževnatý, strategicky dôležitý lisovaný polyamid 6, DOCAMID 6G H, ktorý sa stal nepostrádateľným produktom pre strojársky priemysel. Druhá trieda materiálu, POM C, má tiež niektoré vlastnosti, ktoré odôvodnili jeho prijatie v niektorých typických aplikáciách.

Tabuľka 1. Porovnanie kľúčových charakteristík:

Funkcie	Odlievaný polyamid 6 (DOCAMID 6G-H)		POM C (DOCACETAL C)
Pevnostné vlastnosti		Takmer identické
Tepelné vlastnosti		Takmer identické
Elektrické vlastnosti		Takmer identické
Húževnatosť	lepšie		slabšie
Odolnosť proti únave	lepšie		slabšie
Zachovanie veľkosti vo vlhkých médiách	slabšie		lepšie
Odolnosť proti opotrebovaniu	lepšie		slabšie
Trhová cena	priaznivejšie		drahšie
Rotácia	?	?	?

Záver je jednoduchý: ak nejde o mokré, podvodné aplikácie alebo iné presné, lekárske, potravinárske strojové komponenty:

• primeranej pevnosti
• dobrá odolnosť proti opotrebovaniu
• úsporné

komponent môže byť vyrobený z lisovaného polyamidu (DOCAMID 6G H).

Aká je pravda o otáčaní týchto dvoch materiálov?

V nasledujúcom texte porovnáme sústruženie týchto dvoch materiálov a ukážeme, ako produktívne a dobre sústružiť lisovaný polyamid, aby:

• technicky
• ekonomicky
• životnosť

dosiahnuť to najlepšie pre našich partnerov.

2. Štiepkovanie so všeobecne odporúčanými parametrami.

Každý, kto sa oboznámil so sústružením technických plastov po sústružení kovov, môže po objasnení počiatočných problémov a ťažkostí (napr. materiál rezného noža, rezné uhly, rezná rýchlosť, chladenie, mazanie) a s pomocou odporúčaní v literatúre na základe praktických skúseností dosiahnuť v krátkom čase požadovanú rovnomernú kvalitu povrchu a tolerančné pole.

Po sústružení niekoľkých druhov technických plastov podľa odporúčaní na obrábanie v literatúre mnohí sústružníci dospeli k záveru, že POM C sa obrába ľahko a dobre, ostatné materiály sú problematickejšie a menej produktívne.

Je toto tvrdenie pravdivé alebo nepravdivé?

Odpoveď je jednoduchá: sčasti je to pravda, sčasti nie!

• Je to pravda, pretože POM C má trochu podobné správanie pri obrábaní ako ocele a je relatívne necitlivý na zmeny parametrov sústruženia.
• Nie je to pravda, pretože podobný výkon obrábania a kvalitu povrchu možno dosiahnuť aj s tvrdým lisovaným polyamidom, ale nezáleží na tom, aké technologické parametre sa použijú.

Jedným z najdôležitejších aspektov pri posudzovaní sústruženia je odlamovanie a odoberanie triesky. Z tohto hľadiska je výhodnejší odvod triesky z tuhšieho POM C, pretože trieska z tvrdšieho lisovaného polyamidu 6 je tekutejšia a húževnatejšia, s vyšším rizikom prilepenia na nôž a obrobok.

Z toho vyplýva, že hlavnou úlohou pri otáčaní PA:

• odstránenie triesky,
• aby sa triesky nedostali do blízkosti čepele a obrobku.

Veľký počet predbežných experimentov ukázal, že najjednoduchšie sa to dosiahne použitím odlamovača triesok a zvýšením posuvu na otáčku. (Berieme do úvahy najjednoduchší prípad, keď sa nepoužíva žiadne odoberanie triesok a chladiace mazanie).

3. Optimalizácia sústruženia lisovaného polyamidu 6, experimentálna ukážka.

Uvádzame sériu experimentov so vzorkami sústruženia, pri ktorých sa DOCAMID 6G-H ani DOCACETAL C sústružili bez chladenia a odoberania triesok, aby sa lepšie preukázala pravidelnosť odoberania triesok. Rezné uhly nožov sú v súlade s literárnymi tabuľkami, rezná rýchlosť bola znížená na 280 m/min z dôvodu absencie chladenia a hĺbka rezu bola zvolená jednotná na úrovni 2,5 mm.

Funkcie používané na sústruženie dosiek, sústružnícky nôž s bočným ostrím:

a - zadný uhol [ ° ] γ - predný uhol [ ° ] v - rezná rýchlosť [m/min] s - rýchlosť posuvu [mm/ot.] χ - uhol umiestnenia hlavnej hrany [ ° ]	KONTAKT	POLIAMIDE 6	POM C
	α	8	6-8
	γ	5	5
	χ	90	90
	v	280	280

Pri experimentoch sa používajú tri typické rezacie nože (obr. 1):

1. Sústruh s bočnou hranou s karbidovou klapkou (obrázok 2)

2. Bočný nôž z rýchloreznej ocele s normálnym uhlom rezania a brúseným normálnym hrotom na sekanie (obrázok 3)

3. Bočný nôž z rýchloreznej ocele so zvýšeným uhlom rezu a vyvýšenou reznou hranou (obrázok 4)

Obrázok 1. Bočné otáčacie štrbiny (zľava doprava v poradí 3-2-1)

Obrázok 2. Nôž s karbidovou čepeľou. Uhol vychýlenia λ = 4°. Mäkký oblúkový "lámač triesok", vyhadzovanie triesok.

Obrázok 3. Nôž z rýchloreznej ocele. Uhol vychýlenia λ = 4°. Brúsený normálny lámací nôž, vyhadzovanie triesky.

Obrázok 4. Nôž z rýchloreznej ocele. Uhol vychýlenia λ = 6°. Odkrytý lámací stroj, nárazové vyhadzovanie triesok

Obrázky 2, 3 a 4 znázorňujú jeden dôležitý aspekt, "λ-úhol", ktorý je podstatný pre otáčanie DOCAMID 6G-H. Ďalším dôležitým technologickým parametrom je posuv na jednu otáčku.

Predbežné experimenty ukázali, že zmena hodnôt uvedených v literatúre pre rezné hrany a ostatné parametre obrábania v rámci odporúčaného rozsahu neviedla k radikálnym zmenám ani v úbere triesky, ani v rovinnosti povrchu.

V tabuľkách 2 a 3 je zhrnutý vplyv "uhla dopadu λ" a podávania na otáčku vo vzťahu k POM C a DOCAMID 6G-H.

Experimenty tiež ukázali, že pri sústružení DOCAMID 6 G-H mazanie významne prispieva k rovnomernému odvodu triesky z prostredia noža a obrobku, ako aj k rovnomernosti obrobeného povrchu. Lepšie výsledky prinieslo aj malé množstvo olejovej emulzie nanesenej štetcom na polyamidový povrch.

Tento mazací účinok nespôsobil významný rozdiel v prípade POM C a neviedol k výraznej výhode.

4. Závery

1. Hodnoty rezných parametrov uvádzané v literatúre vo všeobecnosti poskytujú spoľahlivé a dobré výsledky pri rezaní polymérov. V rámci uvedených rozsahov hodnôt možno jednotlivé prípady spresniť.

2. Ostrý, dobre nabrúsený nástroj je mimoriadne dôležitou základnou požiadavkou.

3. Pri dodržaní hodnôt uvedených v tabuľke je odstraňovanie triesok z POM C jednoduchšie vzhľadom na krehkejšie správanie materiálu vrátane jeho nižšej odolnosti proti opotrebovaniu.

4. POM C je menej citlivý na zmeny parametrov obrábania.

5. Krehkosť POM C je obmedzením pre sústruženie. Nad 0,3 mm/obr. sa kvalita povrchu bez chladenia a mazania výrazne zhoršuje (podľa literárnych odporúčaní však môže byť rýchlosť rezania 60% vyššia ako pre polyamid 6).

6. Tvrdú riečnu drvinu DOCAMID 6 G-H možno vzhľadom na seba upraviť vybrúsením špeciálneho lámača triesok do noža z rýchloreznej ocele.

7. Húževnatosť a odolnosť voči opotrebovaniu DOCAMIDu 6 G-H umožňuje sústružiť ho pri oveľa vyšších rýchlostiach posuvu ako POM C s peknou, rovnomernou povrchovou úpravou pri rýchlostiach posuvu nad 0,3 mm/otáčku.

8. Odstraňovanie triesok DOCAMID 6 G-H z prostredia kotúča a obrobku možno výrazne zlepšiť zvýšením uhla vychýlenia λ.

9. Pri minimálnej hodnote λ = 4º je už nôž schopný kontinuálne spúšťať okolo noža tečúcu triesku DOCAMID 6 G-H.

10. Minimálne mazanie na povrchu obrobku môže výrazne zlepšiť priechodnosť triesky DOCAMID 6 G-H (menšie zadržiavanie šmykového napätia v toku triesky).

5. Návrhy

DOCAMID 6 G-H má pevnostné vlastnosti POM C, ale je tvrdší, odolnejší proti opotrebovaniu a má výhodnejšiu trhovú cenu.

Ako je uvedené vyššie, výkonnosť obrábania a kvalita povrchu DOCAMID 6 G-H môže dosiahnuť priaznivé vlastnosti POM C, ak sa dodržia nasledujúce technologické vylepšenia:

1. Používajte dokonale vybrúsený nôž z rýchloreznej ocele!

2. Zabrúste do noža nástroj na sekanie!

3. Využime možnosti, ktoré ponúka uhol sklonu. Minimálna hodnota λ = 4º už poskytuje výhodnú vôľu triesky.

4. Môžete sústružiť pri vysokých rýchlostiach posuvu nástroja (možno použiť hodnoty nad 0,3 mm/otáčku), čím sa zvyšuje produktivita sústruženia.

5. Hladké povrchy sa dajú produktívne vyrábať s vysokou rýchlosťou posuvu, stačí zväčšiť polomer špičky noža. Pri minimálnom polomere hrotu R = 0,6 mm možno hladký povrch dosiahnuť vysokou rýchlosťou posuvu.

6. Minimálne množstvo maziva na polyamidovom povrchu ďalej zlepšuje odvádzanie triesky, zvyšuje reznú rýchlosť a rýchlosť posuvu.

Poďme si teda odpovedať na otázku položenú v bode 1:

Vylepšením sústružníckych vlastností DOCAMID 6 G-H, ako je opísané vyššie, môže dobrý obrábač dosiahnuť rovnaký rezný výkon ako pri POM C vo všeobecnosti.

Pokiaľ neexistuje prevládajúci efekt, ktorý by si vyžadoval použitie POM C, ako napríklad presná rozmerová stabilita vo vlhkom a vodnom prostredí, špeciálne požiadavky v potravinárskom priemysle alebo v medicíne, DOCAMID 6 G-H zostáva strategickou surovinou pre všeobecné strojárstvo.

Opísané návrhy na otáčanie však predstavujú minimálne dodatočné náklady v rámci celkovej technológie:

• tvrdšie
• väčšia odolnosť proti opotrebovaniu
• väčšia ekonomická konkurencieschopnosť

strojné súčiastky sa môžu vyrábať na všeobecné strojárske účely, najmä pre aplikácie, ktoré podliehajú pohybovým - trecím, valivým - a dynamickým účinkom.