Vrtání nerezové oceli karbidovým vrtákem

Než si koupíte tvrdokovový vrták pro vrtání nerezové oceli, musíte zvážit problémy, které během tohoto procesu vznikají: nerezová ocel se snadno sama vytvrdí; nerezová ocel má nízkou tepelnou vodivost a vysokou pevnost; nerezová ocel je viskózní materiál; Nerezová ocel má špatné vlastnosti při lámání třísek. Použití správných řezných podmínek a geometrie břitu může výrazně zvýšit životnost nástroje tvrdokovového vrtáku a zlepšit kvalitu povrchu obrobené díry. Mechanické vlastnosti nerezových ocelí, včetně žáruvzdorných a vysokopevnostních ocelí, velmi ztěžují jejich vrtání. Nerezová ocel je obtížně obrobitelný materiál z hlediska tvorby kovových třísek. Zatímco korozní odolnost těchto kovů je činí populárními v mnoha průmyslových odvětvích, některé mechanické vlastnosti nerezové oceli, včetně tepelné odolnosti a vysoké houževnatosti, je také činí problematické pro obrábění, zejména vrtání. Některé nerezové oceli mají také tendenci: při práci a vystavení mechanickému nárazu se ještě více samotvrdnou (fenomén mechanického zpevnění). Nejvýraznějšími příklady výskytu tohoto mechanického zpevnění jsou AISI 304 a AISI 316. Skutečnost, že všechny nerezové oceli se často shromažďují do jedné velké skupiny, není zcela správná, protože Tyto oceli mají obecně různé vlastnosti, které jim dávají různou obrobitelnost, zejména ve srovnání s uhlíkovou ocelí. Snad největším rozdílem je vysoká houževnatost austenitických a duplexních nerezových ocelí. Tyto oceli mají vysokou tendenci k samotvrdnutí při mechanickém zpracování včetně vrtání a také snadno tvoří nánosy na tvrdokovovém vrtáku. Zejména u duplexní nerezové oceli je tvorba kovových třísek velmi obtížná kvůli její vysoké viskozitě. Když teplo vznikající v řezné zóně při vrtání zůstane v tvrdokovovém vrtáku, začne se okamžitě lámat. A u vrtáků vyrobených z rychlořezné oceli (HSS) toto teplo způsobuje jejich ztrátu tvrdosti. Tvrdokovový vrták může na břitech vytvořit mikrotrhliny, které nakonec povedou k jeho zlomení. Při vrtání nerezové oceli karbidovým vrtákem vzniká velké množství tepla, protože tato ocel byla navržena pro použití v prostředí s vysokou teplotou, a proto se obtížně vrtá nebo obrábí. Vysoký modul pružnosti kovu je důvodem, proč se nerezová ocel obtížně láme, protože Při působení vnějších sil dochází k netrvalé deformaci. Nerezová ocel je ve skutečnosti navržena tak, aby se trochu ohnula, než se zlomí. Tato vlastnost znesnadňuje proces odlamování třísky, což je zvláště důležité při operacích vrtání do tvrdokovu, protože všechny vznikající třísky musí být co nejrychleji rozbity a odvedeny z otvoru, aby se snížila možnost jejich opětovného řezání řeznými hranami karbidového vrtáku. A jak se díra prohlubuje, nerezová ocel neustále tvrdne a je ještě obtížnější ji vrtat. Je zřejmým faktem, že teplo generované procesem vrtání karbidovým vrtákem samovolně vytvrdí nerezovou ocel. K samokalení dochází u základny otvoru a podél okrajů otvoru a tento samotvrdnoucí povrch bude sledovat řeznou hranu karbidového vrtáku až dolů k jeho základně.

Problémy geometrie karbidového vrtáku

Kromě nastavení úhlu hřbetu může proces vrtání nerezové oceli značně usnadnit změna dalších konstrukčních parametrů karbidového vrtáku. Mnoho změn parametrů je kompromisem při vrtání nerezové oceli. Můžete například ostřít ostří tvrdokovového vrtáku, ale pak zeslábne a rychleji se zlomí. S tvrdším (silnějším) břitem lze dosáhnout delší životnosti nástroje. Na špičce tvrdokovového vrtáku můžete měnit úhel řezu, což také poněkud zvyšuje odolnost jeho břitu. Ideální konstrukce tvrdokovového vrtáku pro vrtání nerezové oceli by měla zahrnovat: ostřejší úhel břitu, zmenšenou šířku břitu a větší úhel hřbetu břitu. Než si tedy zakoupíte karbidový vrták pro vrtání nerezové oceli, musíte si ověřit, zda tato řešení používá. Kromě toho musí mít konstrukce karbidového vrtáku průchozí kanály pro vnitřní čerpání řezné kapaliny (CFL). Chladicí kapalina vedená po celé délce až ke dnu otvoru a směřující přímo na břity tvrdokovového vrtáku výrazně napomáhá odvodu kovových třísek z řezné zóny. Obecně platí, že vhodné použití chladicí kapaliny je velmi důležité při jakémkoli vrtání, nejen při vrtání tvrdokovem do nerezové oceli. Zejména pro zpracování těchto ocelí se doporučuje používat emulzi řezné kapaliny s obsahem oleje cca 8%-10%. Kromě toho je velmi důležitý také dostatečný tlak chladicí kapaliny na břit tvrdokovového vrtáku. Velmi rychlé odvádění kovových třísek z otvoru rychle znamená, že doba vrtání tohoto otvoru může být výrazně zkrácena. To také snižuje míru samokalení, protože tvrdokovový vrták tráví méně času v kontaktu s obrobkem a vyvíjí na něj menší tlak. Pro zajištění odpovídajícího objemu přívodu chladicí kapaliny do zóny řezu je nutné řídit tlak chladicí kapaliny. Tato hodnota se mění a závisí na poměru hloubky vrtané díry k jejímu průměru. Například: pro otvory s hloubkou 3xD musí být tlak chladicí kapaliny minimálně 500 PSI, pro 7xD – 600 PSI, pro 16xD – 1000 PSI. Jev samokalení může být častější při vrtání hlubokých otvorů tvrdokovovým vrtákem. K tomuto účelu se používá metoda vrtání hlubokých děr, kdy se tvrdokovový vrták zasune do obrobku na krátkou délku, poté se vytáhne, aby se odstranily kovové třísky, a pak se znovu vrtá dále. Potom se dno tohoto otvoru nestane samovyztuženou zónou. Zároveň je velmi důležitý i přívod chladicí kapaliny pro odstraňování kovových třísek a zvýšení životnosti tvrdokovového vrtáku. Čerpání chladicí kapaliny vnitřními kanály karbidového vrtáku také pomáhá rychle odstranit kovové třísky z řezné zóny.

Boj proti netěsnosti karbidového vrtáku

Protože mnoho nerezových ocelí má vysokou pevnost v tahu, může se karbidový vrták při kontaktu s takovým povrchem obrobku vychýlit. Použití předpilotního otvoru je jedním ze způsobů, jak tomu zabránit. Strategie použití centrovací operace úspěšně pomáhá překonat drift tvrdokovového vrtáku. Při vrtání mělkých otvorů je centrování téměř zbytečné, protože proces vrtání je stabilní a správná geometrie břitů a špičky tvrdokovového vrtáku může být dostačující k překonání problému driftu. Bez ohledu na to, zda je použito předstředění nebo ne, je velmi důležité kontrolovat řezné podmínky, zejména rychlost a posuv tvrdokovového vrtáku během vrtání. Pokud je řezná rychlost příliš nízká, tvrdokovový vrták se jednoduše pokusí materiál protřít a vytvořit v něm samotvrdnoucí zónu. V konečném důsledku to rychle povede k jeho rozpadu. Pokud je řezná rychlost příliš vysoká, vzniká příliš mnoho tepla, což také rychle povede k obzvláště extrémnímu opotřebení břitů tvrdokovového vrtáku na jejich vnější straně a ke zlomení. Řízení rychlosti posuvu je velmi důležité pro zajištění toho, že řezná hrana má dostatečnou schopnost lámat kovové třísky a odvádět je z řezné zóny. Rychlost posuvu musí být dostatečně vysoká, aby umožnila tvrdokovovému vrtáku řezat a pronikat do obrobku. Pokud je tato rychlost posuvu příliš nízká, bude tvrdokovový vrták pouze dřít o obrobek, což povede k vysokému opotřebení a může také způsobit opětovnou kalící zónu. Když je posuv příliš vysoký, může vytvořit tak silný a široký tvar kovových hoblin, že se nemohou zlomit. Kromě toho může vysoká rychlost posuvu ohrozit tvrdokovový vrták a upínací zařízení vřetena obráběcího stroje a způsobit jejich předčasné selhání. Nejlepším prvním krokem před zakoupením tvrdokovového vrtáku je prozkoumat otáčky a posuvy, které výrobce karbidových vrtáků doporučuje. Nejoptimálnější řešení pro vrtání nerezových ocelí jsou: použití konstantního posuvu, aby nedocházelo k samotvrdnoucímu efektu zpracovávaného materiálu, a použití moderního speciálně konstruovaného tvrdokovového vrtáku (pro vrtání nerezové oceli), aby se třísky lépe lámaly a byly odváděny z řezné zóny.