Kombinované lamelové kotouče v praxi I.

Lamelové kotouče pro úhlové brusky patří mezi často využívané nástroje především pro broušení, zarovnávání povrchů obrobků, odstraňování materiálu a finální povrchovou úpravu.

Při jejich správném výběru přitom zdaleka nejde jen o průměr odpovídající dané úhlové brusce – rozhodující je vědět, jaký materiál budeme opracovávat, jaký typ úpravy je cílem a jaký výsledný povrch očekáváme.

I po výběru vhodného lamelového kotouče můžeme finální výsledek a efektivitu práce dále ovlivnit – například správným přítlakem na obrobek při práci nebo volbou optimálních otáček. Máme-li totiž k dispozici úhlovou brusku s regulací otáček, nabízí nám to dodatečný prostor pro přizpůsobení procesu konkrétním podmínkám a požadavkům.

Talířová podložka, lepidlo a lamely – tři základní prvky

Lamelový kotouč se skládá jen ze tří komponent: talířové podložky, lepidla a samotných lamel. Výběr správného tvaru talířové podložky (obr. 1) z nejčastějších variant T27 (plochá) a T29 (kónická) sice může výrazně zjednodušit práci, ale primární úloha podložky a lepidla spočívá v zajištění bezpečnosti během provozu.

Nesmíme zapomínat, že se jedná o nástroj určený pro vysokootáčkové úhlové brusky.

Při provozních otáčkách těchto strojů dosahuje obvodová rychlost brusného či řezného kotouče hodnotu blízkou 80m/s – což odpovídá rychlosti až 288km/h. U takové odstředivé síly je kvalitní spojení lamel s talířovou podložkou klíčové zejména pro bezpečnost uživatele.

Obr. 1. Talířová podložka T27 a T29

Skutečným nositelem výkonu a rozhodujícím faktorem pro vlastnosti finálního produktu jsou lamely z brusných pásů. Důležitá je nejen volba brusného zrna – ať už jde o korund, zirkon nebo keramiku – ale také typ nosného materiálu, na který jsou brusná zrna nanesena. Právě kombinace brusiva a nosného média výrazně ovlivňuje výkon, životnost a vhodnost pro konkrétní aplikace.

Významnou roli hraje velikost, počet a v některých případech i tvar lamel. Všechny tyto faktory jsou proměnné a právě jejich kombinací umíme cíleně ovlivnit výsledné vlastnosti produktu. Když máme k dispozici spolehlivou talířovou podložku, kvalitní lepidlo a vhodné brusné pásy, následuje proces jejich skládání.

Obr. 2. Stroj na výrobu lamelových kotoučů

Pro produktivní výrobu je zapotřebí spolehlivý stroj (obr. 2), který brusné pásy přesně nařeže na požadovanou délku, rozloží na talířové podložce jejich požadovaný počet a přesně rozpočítá, v jaké vzájemné vzdálenosti je má pokládat.

Naše stroje nabízejí kromě standardních funkcí také jednu výjimečnou – umožňují ukládání dvou různých brusných pásů vedle sebe v jednom výrobním cyklu.

Otevírá se tak prostor pro výrobu kombinovaných lamelových kotoučů.

Kombinace lamel z brusných pásů stejného typu zrna a nosného média

Jednodušší formou kombinovaných lamelových kotoučů jsou ty, které využívají brusné pásy ze stejného typu abrazivního zrna aplikované na stejném typu nosného (podkladového) materiálu.

Obr. 3. Kombinační možnosti pro brusné pásy ze stejného materiálu

Při této konfiguraci máme možnost pracovat se třemi proměnnými: tvarem, velikostí a zrnitostí lamel.

Jelikož tvar lamel má jen minimální vliv na výsledné vlastnosti kotouče, používáme v těchto případech standardizovaný – obdélníkový tvar. V rámci této volby nám vznikají tři základní varianty (obr. 3):

• Lamely jsou stejného tvaru a velikosti, ale různé zrnitosti
• Lamely jsou stejného tvaru a zrnitosti, ale různé velikosti
• Lamely jsou stejného tvaru, ale různé zrnitosti a také různé velikosti

Kombinace dvou lamel stejného tvaru a velikosti, ale s odlišnou zrnitostí

Základ této kombinace vychází ze znalosti tzv. distribuce zrnitosti brusiva – tedy způsobu, jakým jsou v brusném materiálu zastoupeny jednotlivé velikosti zrn.

Toto téma jsme okrajově zmínili v článku o našem novém brusném kotouči HERMAN GS-60 Fury, kde jsme představili model s rozložením zrnitostí v rozsahu F10 až F220 (obr. 4).

Ale pozor, je třeba si uvědomit, že zmiňovaná distribuce zrnitosti se vztahuje na brusná zrna určená pro výrobu stmelených (bonded) kotoučů – tedy řezných a brusných nástrojů, které jsou vyráběny podle normy FEPA F (EN 13236 / FEPA 42-1).

V případě lamelových kotoučů, které využívají brusné pásy s brusivem na podložce (coated abrasives), se použije jiná norma – FEPA P (EN 13743 / FEPA 43-1).

Obr. 4. Distribuce zrnitosti brusiva

Tyto dvě normy definují odlišnou distribuci brusných zrn, což má významný dopad na praktické srovnání zrnitostí.

Zrnitost a rozdíly v distribuci podle norem FEPA

Graf 1. Normalizovaná distribuce zrnitosti: příklad pro srovnání FEPA P80 vs. FEPA F80

Například zrnitost 40 podle normy FEPA odpovídá průměrné velikosti zrna 425µm. Kdybychom vynechali slovo „průměrný“, znamenalo by to, že všechna brusná zrna by měla mít přesně tuto velikost. V praxi to však není možné – a právě proto se zavádí pojem distribuce zrnitosti, který určuje rozptyl velikostí jednotlivých částic.

Z grafu 1 je jasně vidět rozdíl mezi dvěma normami:

• P40 (žlutá křivka), která se vztahuje na brusiva na podložce (coated abrasives), má užší distribuci a vyšší vrchol křivky – tedy většina zrn je soustředěna v okolí cílové velikosti 425µm.
• F40 (červená čárkovaná křivka), používaná pro volná brusiva (bonded abrasives), má širší distribuci a nižší vrchol – což znamená více zrn s odchylkou mimo hlavní střed.

V číslech to znamená, že 95% částic F40 se pohybuje v rozmezí 315–535µm, zatímco 95% částic P40 je v užším rozsahu 355–495µm.

To definuje šířku distribuce – a tedy i přesnost třídění.

Podíváme-li se konkrétně na úzký interval 415–435µm (střed ±10µm), zjistíme, že přibližně 22% částic P40 se nachází v tomto pásmu, zatímco u F40 je to jen kolem 14% částic.

Z toho vyplývá důležitý závěr:

Brusiva na podložce (coated) podléhají přísnějšímu třídění, než volná brusiva určená k výrobě stmelených (bonded) řezných a brusných kotoučů.

Distribuce zrnitostí P40, P60, P80 a P120

Tyto zrnitosti jsou nejčastěji používány pro výrobu lamelových kotoučů, proto se blíže podívejme na jejich distribuce (graf 2).

Vidíme, že jednotlivé zrnitosti mají úzkou distribuci a minimální překrytí se sousedními třídami – mírné překrývání je patrné pouze mezi P60 a P80.

Jinými slovy, jedná se o precizně definované zrnitosti s úzkým rozptylem, což přináší významnou výhodu: předvídatelné chování lamelového kotouče během broušení.

V praxi to znamená:

• P40 poskytuje výrazně agresivní broušení
• P60 je stále hrubé, ale o něco šetrnější
• P80 představuje středně jemné broušení, ideální pro předfinální úpravy
• P120 je vhodné pro jemné broušení, například pro přípravu povrchů před lakováním

Graf 2. Ilustrace distribuce nejběžnějších zrnitostí P40, P60, P80 a P120 používaných na brusných pásech pro výrobu lamelových kotoučů

Z grafu 2 vyplývá i další podstatná skutečnost – porovnejte distribuci zrnitosti P40 (žlutá křivka) a P120 (fialová čárkovaná křivka) a všimněte si tvaru jejich distribučních křivek. S rostoucí jemností zrna se křivka zužuje – jinými slovy, čím jemnější je zrnitost, tím přísnější jsou požadavky na její třídění. U jemnozrnných brusných materiálů si totiž nemůžeme dovolit, aby se mezi zrnky objevilo byť jen jedno hrubší – například při broušení karoserie před lakováním by to mohlo způsobit výrazné poškození povrchu.

Samozřejmě existují i jemnější zrnitosti (P150, P180 a dále), při kterých je výsledný povrch ještě hladší – výběr závisí vždy na konkrétních požadavcích na kvalitu opracování a „hladkost“ finálního povrchu. Právě proto je volba správné zrnitosti brusných pásů klíčová pro dosažení požadovaného výsledku.

Kombinace dvou brusných pásů s různou, ale blízkou zrnitostí

Kombinování brusných pásů s různou zrnitostí má smysl zejména tehdy, jde-li o sousední zrnitostní třídy. Takové kombinace reprezentuje i náš lamelový kotouč HERMAN LR-40, který díky tomu nabízí vyšší univerzálnost použití. Vyrábíme jej ze zirkoniových brusných pásů, ale na základě požadavků zákazníků jej umíme vyrobit s jakýmikoli brusnými pásy.

Za nejefektivnější se považují kombinace:

• P40 / P60 – pro rychlé odstranění materiálu s mírným dočištěním (hrubé až agresivní broušení)
• P60 / P80 – pro rychlou předpřípravu povrchu (středně jemné až hrubé broušení)

Kombinace P80 / P120 již představuje větší rozdíl ve zrnitostech, což se může projevit jako nevyrovnaný brusný efekt. Přesto může být velmi užitečná při rychlé přípravě povrchu na lakování, zvláště pokud nejsou kladeny extrémně vysoké nároky na jemnost povrchu.

Závěr

Kombinované lamelové kotouče vyrobené ze stejného typu brusných pásů, ale s různou zrnitostí, přinášejí do práce s úhlovou bruskou často potřebnou univerzálnost, a to zejména v případě sousedních zrnitostí, kde je brusný efekt nejvíce vyvážený a prakticky využitelný.

Naopak kombinace různých velikostí nebo tvarů lamel nepřinášejí reálný technický přínos. V praxi se neosvědčily a lze je považovat spíše za marketingový experiment, který často jen zvyšuje frustraci uživatele, bez skutečného zlepšení výsledku.

Existuje však ještě další smysluplná možnost kombinování, která posouvá použitelnost lamelových kotoučů ještě dále. Více se jí věnujeme v následujícím článku Kombinované lamelové kotouče v praxi II.

Klíčová slova: broušení, lamelové kotouče, brusné kotouče, kombinované lamelové kotouče, zrnitost, talířová podložka, lamely, broušení kovů, kombinované kotouče

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN
FEPA - Federation of European Producers of Abrasives
UAMA - Unified Abrasives Manufacturers’ Association

Ing. Herman Nagypál

Vystudoval jsem leteckou elektrotechniku ​​na vojenské škole. S nářadím a nástroji jsem se naučil pracovat už v dětství s tátou při stavbě rodinného domu. Každý náš nový produkt osobně testuji – vlastníma rukama a do detailů. Ve volném čase rád brázdím rumunské horské průsmyky na motorce. Kromě toho sleduji novinky a trendy v oboru a často zkouším i konkurenční produkty. Některé mě pobaví, u jiných jen nechápavě kroutím hlavou (že se někdo dal nachytat a koupil to) a občas se najde i povedený kousek. Téměř tak dobrý jako ten náš 😊.