Hliník pod kontrolou: HERMAN LY-20 SpeciAl

Broušení hliníku představuje specifickou výzvu. Právě proto byl vyvinut materiál Abranet Max, který splňuje náročné požadavky při opracování tohoto kovu.

Pokud bychom se zeptali lidí, jak by charakterizovali hliník, pravděpodobně by zazněly slova jako lehký, měkký, tvárný. Tyto vlastnosti často vedou k domněnce, že se jedná o snadno opracovatelný materiál. Realita je však úplně jiná – alespoň pokud nejde jen o jednoduché „odříznutí“ nebo povrchové „přibroušení“. Pokud Vám stačí takový stupeň (ne)opracování, jaký vidíte na obr. 1, tento článek pravděpodobně není pro Vás.

Typickým příkladem je abrazivní řezný kotouč HERMAN AX-50 SpeciAl. Přestože jím hliník odříznete, výsledný řez nebude reprezentativní. Více se dozvíte v našem článku: Řezný kotouč pro neželezné kovy.

Stejně tak konkurenční abrazivní produkty určené k řezání hliníku představují jen nouzové řešení. Jejich výhodou je dostupnost – stačí úhlová bruska, kterou má většina uživatelů vždy po ruce.

Obr. 1. Mizerná kvalita (ne)opracovaného hliníkového profilu

Obr. 2. Čistý řez hliníku okružní pilou a TCT pilovým kotoučem na hliník

Pokud jsou však nároky na kvalitu řezu vysoké, zapomeňte na úhlovou brusku. Jak na čistý řez hliníku (obr. 2) ručním elektrickým nářadím, se dočtete zde.

Podobně to je i s broušením. Pokud potřebujete jen „jak tak“ zabrousit hrany nebo malou plochu, postačí i běžný lamelový kotouč. Třeba dát pozor pouze na vhodnou zrnitost a není podstatné ani to, zda má lamely z korundových, zirkoniových nebo keramických zrn.

Při broušení velkých ploch – zejména ručně a pomocí elektrického nářadí – je situace podstatně složitější.

Broušení hliníku – fakta, která potřebujete znát

Doposud se nepodařilo vyvinout nástroj, který by dokázal opracovat hrubý svár až do dokonale vyleštěného stavu v jednom kroku. Tento proces se proto obvykle dělí na čtyři fáze:

• Hrubé broušení: zrnitosti P40 až P80
• Předpříprava povrchu: P120 až P180
• Jemné (dokončovací) broušení: P180 až P240
• Leštění: od P600 výše

Tyto hodnoty jsou obecným standardem. Brusivo může být z oxidu hlinitého (korund), zirkonia nebo keramiky - každý z těchto materiálů má jiné vlastnosti, výkon a samozřejmě cenu. Máte-li výběr omezen pouze na lamelové kotouče, nejrozumnějším řešením je v tomto případě zvolit nejlevnější variantu – oxid hlinitý.

Problém, který nepřehlédnete: zanášení kotouče

Největším nepřítelem při broušení hliníku je zanášení nástroje jemnými, měkkými třískami (obr. 3) - aktivní brusná plocha se stává nefunkční. Prakticky každý klasický lamelový kotouč vyrobený z brusných pásů na textilní podložce se při broušení hliníku rychle zanese.

Ano, první minuty (někdy jen vteřiny) práce jsou efektivní. Potom však výkon kotouče prudce klesá – teplota na povrchu obrobku rychle stoupá – a to hliník nemá rád.

Zanesený kotouč je nutno často měnit nebo čistit externími způsoby. A tady přichází logický závěr: pokud už musíte používat klasický lamelový kotouč, který vydrží jen krátce, ať alespoň nestojí moc.

U profesionálních aplikací, které vyžadují vysoký úběr materiálu a konzistentní výkon, klasický lamelový kotouč rozhodně není vhodným řešením.

Obr. 3. Zanesený lamelový kotouč - aktivní brusná plocha je nefunkční

Zanášení lamelového kotouče – co to je a proč vzniká?

Obecně je zanášení lamelového kotouče jev, při kterém se prostory mezi brusnými zrny nebo lamelami ucpávají zbytky opracovávaného materiálu – například třískami, prachem, mastnotou nebo jinými nečistotami.

Tyto usazeniny brání efektivnímu úběru materiálu, zvyšuje se tření při broušení a tím i teplota obráběného místa, dochází k výraznému zhoršení kvality povrchové úpravy, v některých případech i k poškození samotného kotouče – a v těch nejhorších i s následky pracovního úrazu.

Tento problém se nejvíce projevuje při broušení měkkých nebo lepivých materiálů, jako je hliník, měď, bronz nebo i měkké dřevo.

Pro uživatele to znamená nejen zhoršený výsledek práce, ale také vyšší spotřebu nástrojů, častější výměnu kotoučů a v konečném důsledku vyšší provozní náklady.

Recept k minimalizaci zanášení brusiva

Ke snížení zanášení brusných nástrojů se běžně používají speciální typy brusiva, chladící kapaliny nebo čistící gumy, které slouží k obnovení povrchu kotouče.

Dá se na to však jít i jinak – nejen lepšími brusivy či pomocnými prostředky, ale také úpravou samotné struktury kontaktní plochy při broušení. Jinými slovy: vše záleží na materiálu lamel, které se při výrobě použijí.

Obr. 4. Brusné pásy Abranet Max na lamelovém kotouči HERMAN LY-20 SpeciAl

Například společnost 3M nabízí lamelové kotouče pro broušení hliníku, vyrobené ze speciálního brusného pásu Cubitron™ II – jedná se o technicky pokročilé řešení. Existuje však také alternativa, která přináší ještě lepší výsledek.

Tím nejefektivnějším materiálem pro lamelové kotouče určené k broušení hliníku jsou v současnosti brusné pásy z materiálu Abranet Max, který vyvinula finská společnost MIRKA.

Ano, Finsko nejsou jen fjordy a rybolov – je to i země inovativních technologií v oblasti povrchové úpravy.

Právě brusné pásy z materiálu Abranet Max (obr. 4) tvoří jádro našich lamelových kotoučů určených k broušení hliníku – HERMAN LY-20 SpeciAl. Pojďme se nyní podívat blíže, jestli tento materiál opravdu naplňuje vysoká očekávání.

Komplexnější testování neprobíhalo tentokrát u nás, ale v italské společnosti Riflex Abrasives, se kterou úzce spolupracujeme při technickém vývoji našich lamelových kotoučů a jsou naším dlouhodobým dodavatelem některých výrobních komponentů.

Podmínky testování:

• Testovací stroj: Riflex GTR-2 (starší verze, v naší výrobě již používáme modernější model Riflex GTR-3 – jak se říká, "obuvník chodí bosý" )
• Princip testu: základna s upevněným hliníkovým obrobkem se pohybuje doleva a doprava v opakovaném cyklu
• Obrobek: hliníkové bloky (typ 6061 AC T1) o rozměrech 25×50×500mm a tvrdostí 95–97 HB (Brinell)
• Bruska: úhlová bruska HERMAN WX-125 LEVIRA s příkonem 1550W (dostupná za několik týdnů)
• Přítlak: konstantní, 4,4kg
• Zrnitost: P80 pro všechny testované kotouče

Testované produkty:

• lamelový kotouč vyrobený z brusných pásů Cubitron™ II
• lamelový kotouč vyrobený ze zirkoniových brusných pásů
• lamelový kotouč vyrobený z materiálu Abranet Max

Zaměření testování:

• Brusný výkon – množství odbroušeného materiálu za jednotku času
• Tepelné poměry – teplota, která vzniká na povrchu obrobku během broušení

Brusný výkon (Material Removal Rate):

Při porovnání výkonnosti jednotlivých kotoučů je patrná nejen jejich rozdílná účinnost, ale také odlišný průběh výkonu v čase (graf 1):

• Cubitron™ II působil nejsilnějším dojmem během prvních minut - odstranil úctyhodných více než 20g/min., následně však jeho výkon prudce klesl na přibližně 8g/min.
• Zirconia (100%) měl podobný, ale mírnější průběh: po úvodním výkonu téměř 14g/min klesl na cca 7g/min.
• Abranet Max si vedl nejlépe – jeho výkon byl stabilní, na úrovni téměř 14g/min a během prvních 25 minut budil dojem, jako by se vůbec neopotřebovával. To je však jen dojem, protože jakmile se aktivní brusná část opotřebuje „až na lepidlo“, jeho brusný výkon prudce klesne – ale nastane to až mnohem později – po více než hodině broušení, dokdy odbrousil cca 850g z obrobku.

Graf. 1. Úběr za čas

Proč ten rozdíl?

Vysvětlení křivek je poměrně jednoduché:

• Cubitron™ II podává velmi dobrý výkon, dokud je nový. Po krátké době se začne zanášet, což způsobuje pokles účinnosti broušení.
• Zirconia má průběh křivky podobný jako Cubitron™ II – s tím rozdílem, že brusný výkon je nižší. Také se velmi brzy zanese.
• Abranet Max díky své speciální síťové struktuře odolává zanášení – a to i při delším používání. Proto si udržuje rovnoměrný a spolehlivý výkon.

Graf. 2. Kumulativní brusný výkon (g)

Kumulativní výkon (Cumulative Removal):

Samozřejmě, výkon za čas je klíčovým parametrem – zvláště pokud zohledníme cenu práce. Nicméně celková kumulativní hmotnost odbroušeného materiálu je také důležitým ukazatelem, zejména při delším provozu nebo sériové výrobě.

Na grafu č. 2 vidíme, jak si jednotlivé kotouče vedly během 25 minut testování:

• Cubitron™ II: odbrousil téměř 250g materiálu
• Zirconium (100 %): přibližně 180g
• Abranet Max: více než 300g

Abranet Max nabízí nejen stabilitu výkonu v čase, ale také nejvyšší celkový úběr materiálu.

Vizuální stav lamel po testování

Na obrázku č. 5 je viditelný stav pracovní části testovaných kotoučů po různé době broušení:

• Obr. 3 A – Cubitron™ II: po 25 minutách jsou lamely výrazně zaneseny
• Obr. 3 B – Zirconium: výrazné zanesení se projevilo již po 5 minutách
• Obr. 3 C – Abranet Max: lamely jsou čisté i po 25 minutách broušení

Tento vizuální rozdíl potvrzuje výsledky výkonových testů – zanášení je při broušení hliníku jedním z hlavních faktorů ovlivňujících nejen efektivitu broušení, ale také životnost a náklady na nástroj.

Obr. 5. Pohled na Cubitron po 25min (A), Zirkonium po 5min (B) a Abranet Max po 25min (C)

Tepelné poměry při broušení hliníku

Hliník má teplotu tavení 660°C a jak již bylo zmíněno, vysoké teploty špatně snáší. Je náchylný ke ztrátě pevnosti již při teplotách nad 150°C, a to v důsledku změn v mikrostruktuře . Při broušení se vyšším teplotám nedá zcela vyhnout, ale klíčové je udržet je na co nejnižší úrovni.

Během testování se snímala povrchová teplota hliníkového obrobku v místě broušení, a to ve 2,5-timinutových intervalech (graf. 3). Použita byla termokamera, která zaznamenávala nejvyšší bodový nárůst teploty.

Je nutno poznamenat, že teplota se v hliníku šíří 4-krát rychleji než v oceli, proto lze předpokládat, že uvnitř materiálu bude teplota vyšší než na jeho povrchu.

Povrchové teploty obrobku nebyly při broušení kritické u žádného z testovacích produktů, ale při broušení lamelovým kotoučem HERMAN LY-20 SpeciAl s brusnými pásy Abranet Max bylo dosaženo nejlepších (nejnižších) hodnot.

Graf. 3. Teplota obrobku při broušení

Závěr

Mezi našimi produkty se nachází nenápadný, ale mimořádně účinný lamelový kotouč HERMAN LY-20 SpeciAl. Je perfektní nejen při broušení hliníku, ale jakýchkoli „měkkých“ kovů a například i měkkého dřeva.

Na základě výsledků testování můžeme konstatovat, že běžné lamelové kotouče s brusivem z korundu, zirkonia nebo keramiky nejsou vhodné pro profesionální broušení hliníku – jejich výkon rychle klesá a způsobuje přehřívání obrobku. Cubitron ™ II sice prokázal vysokou počáteční účinnost, ale jeho výkon po několika minutách výrazně poklesl. HERMAN LY-20 SpeciAl, vyrobený z brusných pásů Abranet Max, si během celého testování udržel stabilní výkon, vysoký úběr materiálu a zároveň minimalizoval přehřívání opracovávaného obrobku – nejlepších výsledků dosáhl i v tepelných testech.

Pro všechny, kteří brousí hliník elektrickým ručním nářadím, představuje HERMAN LY-20 SpeciAl optimální řešení. Vyzkoušejte ho – a přesvědčte se sami.

Klíčová slova: broušení hliníku, lamelové kotouče, brusné kotouče, úhlová bruska, hliník, zanášení kotouče, měkké kovy

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN
Riflex – perfektné riešenie na hliník
www.mirka.com

Ing. Herman Nagypál

Vystudoval jsem vojenskou školu, obor letecká elektrotechnika. S nářadím a nástroji jsem se naučil pracovat už v dětství s tátou na stavbě rodinného domu. Každý náš nový produkt testuji i osobně - vlastníma rukama ve své dobře vybavené dílně. Ve volném čase se rád proháním na motorce po rumunských horských průsmycích. Kromě toho studuji trendy v oboru a rád si vyzkouším i konkurenční produkty. Nad některými se pousměju, nad některými se divím (že se někdo dal nachytat a koupil to) a některé jsou fakt dobré. Skoro jako naše 😊.