Nejste přihlášen
Přihlášení Registrace

Řezání hliníku

Řezání neželezných kovů je problematické. Vyplývá to z jejich fyzikálních a chemických vlastností. Tyto kovy mají při řezání tendenci měknout, deformovat se a tvz. „téct“ pod nástrojem, zejména dochází-li při řezu k výraznému zvýšení teploty.

Viditelným důsledkem jsou výrazné otřepy a celková deformace obrobku na hranách ve směru působení nástroje při řezání (obr. 1).

Proto byly pro účely řezání těchto materiálů vyvinuty nástroje se speciálními vlastnostmi, které do značné míry eliminují nežádoucí jevy při jejich řezání.

Abychom pochopili, proč řezání neželezných kovů přináší jiné problémy, jako např. řezání oceli, vysvětlíme si na úvod, čím se neželezné kovy liší od železných.

Vyjasníme si to porovnáním fyzikálních a chemických vlastností typických zástupců obou skupin kovů: hliníku a železa.

Obr. 1. Otřepy po řezání hliníku

Obr. 1. Otřepy po řezání hliníku

Oba tyto materiály jsou kovy, avšak výrazně se liší:

  • hustotou: železo je těžší, má měrnou hmotnost 7,87g/cm³, oproti hliníku, který má měrnou hmotnost 2,7g/cm³
  • pevností: železo je pevnější a tvrdší než hliník
  • tepelnou vodivostí: železo má výrazně nižší tepelnou vodivost v porovnání s hliníkem
  • teplotou tavení: železo má vyšší teplotu tavení, přibližně 1538°C (hliník: 660°C)

Tyto rozdíly vyplývají z rozdílů v jejich atomové struktuře a kovových vazbách.

Atomová struktura: železo má složitější krystalickou strukturu s typicky kubickým prostorově centrovaným uspořádáním. Toto uspořádání atomů vede k tomu, že železo má pevnější vazby a je odolnější vůči deformacím. Naproti tomu hliník má kubickou plošně centrovanou krystalovou strukturu, která umožňuje snazší deformaci, protože tyto struktury mají více rovin, po kterých mohou atomy snáze klouzat.

Atomové vazby: vazby v železe jsou silnější kvůli tomu, že má vyšší počet delokalizovaných elektronů v atomové struktuře, které přispívají k pevnějším kovovým vazbám. Tyto vazby vyžadují více energie k tomu, aby se překonaly, což vede k vyšší tvrdosti a pevnosti železa.

Atomová hmotnost a velikost atomů: větší atomy hliníku jsou v krystalické mřížce umístěny dále od sebe, což snižuje sílu interakcí mezi nimi.

Jsou zde i další rozdíly (magnetismus, koroze apod...), tyto však nemají vliv na chování materiálu při obrábění.

V praxi se však málokdy používá čistý hliník nebo železo. Vždy se k těmto surovinám přidávají další příměsi (legury), které mění vlastnosti materiálu podle toho, k jakému účelu bude budoucí finální výrobek použit – tyto cílené změny vlastností mohou rozdíl mezi oběma kovy ještě zvětšit.

Jakými nástroji a metodami se řeže hliník?

V průmyslových podmínkách, zejména tam, kde jsou vyšší požadavky na přesnost a čistotu řezu a různé tloušťky opracovávaných materiálů se používají například kotoučové, pásové a pokosové pily pro kov s vhodným uspořádáním, řeznou geometrií a rozestupem zubů. Obzvláště pokosovou pilou lze dosáhnout vynikajících výsledků, je však třeba zajistit, aby jednotlivé zuby měly rovnoměrný záběr, proto je ideální strojový posuv pily vůči obrobku. Chlazení obrobku a nástroje není nutné, ale pomůže vytvořit ještě čistší řez, zvláště u hrubších profilů. Pro chlazení lze použít různé chladicí kapaliny, např u pilových listů se při řezání neželezných kovů používá zejména terpentýn.

Obr. 2. Řezná plocha hliníkového profilu při řezání laserem

Obr. 2. Řezná plocha hliníkového profilu při řezání laserem

Pro nejnáročnější aplikace, kde se vyžaduje dokonalý řez i hrubších obrobků bez nutnosti následné povrchové úpravy broušením nebo leštěním, se hodí technicky pokročilé metody jako laserové řezání (obr. 2), řezání vodním paprskem pod vysokým tlakem nebo řezání plazmou. U posledních dvou metod je nutná opatrnost, protože mohou vytvořit tepelně ovlivněné zóny v obrobku.

Všechny tyto metody vyžadují, abyste disponovali poměrně nákladnými a složitými nářadími a technologiemi.

Neželezné kovy lze však řezat i jednoduššími, finančně podstatně méně náročnými mechanickými metodami. Je to zejména řezání nářadími, které jsou poměrně rozšířené, ať už jde o ocasní, přímočarou nebo okružní pilu.

Pokud máte k dispozici ocasní pilu, můžete ji s úspěchem použít pro řezání hliníkových profilů. Při použití vhodného pilového listu je výsledek poměrně uspokojivý, je však nutno počítat s tím, že pokud se vyžaduje čistá řezná plocha, nevyhnete se dodatečné povrchové úpravě broušením nebo leštěním. Vhodný je jakýkoli bimetalický pilový list pro řezání kovů nebo kovových profilů, avšak na vzdálenosti mezi zuby a řezné geometrii závisí rychlost řezu a jeho kvalita – čistota. Většinou se jedná o střídavě vpravo a vlevo rozvedené frézované zuby s řeznou geometrií MS (milled & side set), případně při menších rozestupech jde o zvlněné frézované zuby s řeznou geometrií MWS (milled & wavy set).

Pro ilustraci jsme řezali konstrukční hliníkový profil 40x40mm s vnitřními příčkami našimi pilovými listy HERMAN RX-41F SteelCut a HERMAN RX-61F SteelCut. První z nich je určen pro řezání silnostěnných kovů o tloušťce 4-12mm, má rozestup zubů 8-10 TPI (vzdálenost mezi zuby 2,5-3,2mm) a řeznou geometrii MS.

Druhý je určen pro řezání tenkostěnných kovů o tloušťce 1-4mm, má rozestup zubů 18 TPI (vzdálenost mezi zuby 1,4mm) a zvlněné frézované zuby s řeznou geometrií MWS. Jak vypadá řezná plocha hliníkového profilu po řezání těmito nástroji můžete vidět na obr. 3.

Je vidět, že otřepy po řezání jsou v případě jemnějšího pilového listu o něco menší. Řezání trvalo logicky o něco déle (RX-41F SteelCut – 12 vteřin, RX-61F SteelCut – 15 vteřin).

Obr. 3. Řezná plocha hliníkového profilu při řezání ocasní pilou. Pilový list RX-41F SteelCut (A) a pilový list RX-61F SteelCut (B)

Obr. 3. Řezná plocha hliníkového profilu při řezání ocasní pilou. Pilový list RX-41F SteelCut (A) a pilový list RX-61F SteelCut (B)

Obr. 4. Řezná plocha hliníkového profilu při řezání přímočarou pilou. Pilový list JX-51F (A) a pilový list JX-71F (B)

Obr. 4. Řezná plocha hliníkového profilu při řezání přímočarou pilou. Pilový list JX-51F (A) a pilový list JX-71F (B)

Pokud ocasní pila není k dispozici, ale máte přímočarou pilu, také jí můžete neželezné kovy řezat s přibližně stejnými výsledky. Pro srovnání jsme zase zvolili dva pilové listy s různými charakteristikami: HERMAN JX-51F SteelCut pro řezání kovových materiálů o tloušťce stěny 2,5-6,0mm, s rozestupem zubů 12 TPI (vzdálenost mezi zuby 2,1mm) a řeznou geometrií MWS a HERMAN JX-71F SteelCut pro řezání tenkých plechů tloušťky 0,4-1,5mm, s rozestupem zubů 32 TPI (vzdálenost mezi zuby 0,75mm) a s řeznou geometrií MWS. V tomto případě měl pilový list velmi jemné zuby s velmi malým rozestupem a rychlost řezu byla podstatně pomalejší – způsobená zanášením zubů pilinami hliníku a tím výrazně sníženým úběrem materiálu. Na vzhledu řezné plochy nevidět velký rozdíl (obr. 4).

Ať už použijete ocasní nebo přímočarou pilu, na výsledku se podepíše princip činnosti těchto nářadí: vibrace nářadí se přenášejí na obrobek a zanechávají na něm stopy v podobě rýh. Řezná rychlost je při řezání těmito nářadími nízká a na řezu je vidět prakticky každý pohyb pilového listu. Kdybyste si dali tu námahu a spočítali rýhy na obrobku, zjistíte, že každý zdvih pily během řezání zanechal na řezné ploše svoji vlastní stopu. Kromě toho všeho – při řezání kovů těmito nářadími je poměrně náročné rukou udržet přesnou linii řezu.

Chcete-li dosáhnout podstatně čistšího řezu, musíte sáhnout po okružní pile. Při jejím použití s pilovým kotoučem HERMAN CX-30 AlCuCut vypadá plocha řezu mnohem lépe (obr. 5).

Tento kotouč o průměru 160mm je určen speciálně pro řezání neželezných kovů ručními okružními pilami. Až 48 střídavě plochých a trapézových zubů ze slinutého karbidu s příměsí 6% kobaltu a s pozitivním úhlem čela zajistí velmi přijatelnou čistotu řezu. Ke snížení tření i při vychýlení nástroje do strany při řezání přispívá nepatrné přečnívání zubů přes okraj těla kotouče a na čistotu řezu má velký vliv i výrazně vyšší řezná rychlost. Kotouč má tenké tělo a hladký povrch a ve srovnání s ocasní nebo přímočarou pilou vyšší rychlost pohybu nástroje vůči obrobku a směr pohybu nástroje je vždy jedním, stejným směrem. K čistému profilu řezu přispívá kromě velmi tvrdých a přesných zubů také skutečnost, že je podstatně snazší udržet rovnou linii řezu.

Obr. 5. Řezná plocha hliníkového profilu při řezání okružní pilou s použitím pilového kotouče CX-30 AlCuCut

Obr. 5. Řezná plocha hliníkového profilu při řezání okružní pilou s použitím pilového kotouče CX-30 AlCuCut

Závěr

Všechny popsané metody řezání neželezných kovů mají svá pro i proti, výhody i nevýhody. Společné ovšem mají to, že k jejich použití potřebujete nářadí, které není běžnou součástí každé dílny. Ocasní nebo přímočarou pilou nikdy nedosáhnete tak rovných a čistých řezů jako s okružní pilou – výhodou je však, pokud to potřebujete, možnost řezání oblouků. Okružní pilou se správným kotoučem dosáhnete pěkného a čistého řezu, ale zapomeňte na oblouky.

V některém z následujících článků si povíme o tom, jak si s řezáním těchto materiálů poradíte, i když nevlastníte výše zmíněné pily. Stačí, když máte po ruce univerzálního pomocníka – úhlovou brusku.

Klíčová slova: řezání neželezných kovů, řezání hliníku, otřepy , řezná geometrie, deformace neželezných kovů, nástroje na řezání, ocasní pila, přímočará pila, okružní pila

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN
Nauka o kovech / Jozef Čech


Získat kupón v hodnotě 250 Kč je jednoduché:

1. Ohodnoťte článek
Přidat recenzi

2. Odpovězte správně na otázky z článku
Spustit kvíz

Recenze článku

  1. Josef

    Česko

    Velice dobře popsána struktura materiálu i průběh řezů s různým nářadím.

Další články

Zvolte si Vaši zemi
Zvolte zemi, kam chcete doručit Vaši objednávku.
×