Hliník pod kontrolou: HERMAN LY-20 SpeciAl

Brúsenie hliníka predstavuje špecifickú výzvu. Práve preto bol vyvinutý materiál Abranet Max, ktorý spĺňa náročné požiadavky pri opracovaní tohto kovu.

Ak by sme sa opýtali ľudí, ako by charakterizovali hliník, pravdepodobne by zazneli slová ako ľahký, mäkký, tvárny. Tieto vlastnosti často vedú k domnienke, že ide o ľahko opracovateľný materiál. Realita je však úplne iná – aspoň pokiaľ nejde len o jednoduché „odrezanie“ alebo povrchové „pribrúsenie“. Ak Vám stačí taký stupeň (ne)opracovania, aký vidíte na obr. 1, tento článok pravdepodobne nie je pre Vás.

Typickým príkladom je abrazívny rezný kotúč HERMAN AX-50 SpeciAl. Hoci ním hliník odrežete, výsledný rez nebude reprezentatívny. Viac sa dozviete v našom článku: Rezný kotúč pre neželezné kovy.

Rovnako aj konkurenčné abrazívne produkty určené na rezanie hliníka predstavujú len núdzové riešenie. Ich výhodou je dostupnosť – stačí uhlová brúska, ktorú má väčšina používateľov vždy po ruke.

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

Obr. 2. Čistý rez hliníka okružnou pílou a TCT pílovým kotúčom na hliník

Ak sú však nároky na kvalitu rezu vysoké, zabudnite na uhlovú brúsku. Ako na čistý rez hliníka (obr. 2) ručným elektrickým náradím, sa dočítate tu.

Podobne to je aj s brúsením. Ak potrebujete iba „ako tak“ zabrúsiť hrany alebo malú plochu, postačí aj bežný lamelový kotúč. Treba dať pozor iba na vhodnú zrnitosť a nie je podstatné ani to, či má lamely z korundových, zirkóniových alebo keramických zŕn.

Pri brúsení veľkých plôch – najmä ručne a pomocou elektrického náradia – je situácia podstatne zložitejšia.

Brúsenie hliníka – fakty, ktoré potrebujete poznať

Doteraz sa nepodarilo vyvinúť nástroj, ktorý by dokázal opracovať hrubý zvar až do dokonale vylešteného stavu v jednom kroku. Tento proces sa preto obvykle delí na štyri fázy:

• Hrubé brúsenie: zrnitosti P40 až P80
• Predpríprava povrchu: P120 až P180
• Jemné (dokončovacie) brúsenie: P180 až P240
• Leštenie: od P600 vyššie

Tieto hodnoty sú všeobecným štandardom. Brúsivo môže byť z oxidu hlinitého (korund), zirkónia alebo keramiky - každý z týchto materiálov má iné vlastnosti, výkon a samozrejme cenu. Ak máte výber obmedzený len na lamelové kotúče, najrozumnejším riešením je v tomto prípade zvoliť najlacnejší variant – oxid hlinitý.

Problém, ktorý neprehliadnete: zanášanie kotúča

Najväčším nepriateľom pri brúsení hliníka je zanášanie nástroja jemnými, mäkkými trieskami (obr. 3) - aktívna brúsna plocha sa stáva nefunkčnou. Prakticky každý klasický lamelový kotúč vyrobený z brúsnych pásov na textilnej podložke sa pri brúsení hliníka rýchlo zanesie.

Áno, prvé minúty (niekedy len sekundy) práce sú efektívne. Potom však výkon kotúča prudko klesá – teplota na povrchu obrobku rýchlo stúpa - a to hliník nemá rád.

Zanesený kotúč je nutné často meniť alebo čistiť externými spôsobmi. A tu prichádza logický záver: ak už musíte používať klasický lamelový kotúč, ktorý vydrží len krátko, nech aspoň nestojí veľa.

Pri profesionálnych aplikáciách, ktoré si vyžadujú vysoký úber materiálu a konzistentný výkon, klasický lamelový kotúč rozhodne nie je vhodným riešením.

Obr. 3. Zanesený lamelový kotúč - aktívna brúsna plocha je nefunkčná

Zanášanie lamelového kotúča – čo to je a prečo vzniká?

Vo všeobecnosti je zanášanie lamelového kotúča jav, pri ktorom sa priestory medzi brúsnymi zrnami alebo lamelami upchávajú zvyškami opracovávaného materiálu – napríklad trieskami, prachom, mastnotou alebo inými nečistotami.

Tieto usadeniny bránia efektívnemu úberu materiálu, zvyšuje sa trenie pri brúsení a tým aj teplota obrábaného miesta, dochádza k výraznému zhoršeniu kvality povrchovej úpravy, v niektorých prípadoch aj k poškodeniu samotného kotúča - a v tých najhorších aj s následkami pracovného úrazu.

Tento problém sa najviac prejavuje pri brúsení mäkkých alebo lepivých materiálov, ako je hliník, meď, bronz alebo aj mäkké drevo.

Pre používateľa to znamená nielen zhoršený výsledok práce, ale aj vyššiu spotrebu nástrojov, častejšiu výmenu kotúčov a v konečnom dôsledku vyššie prevádzkové náklady.

Recept na minimalizáciu zanášania brúsiva

Na zníženie zanášania brúsnych nástrojov sa bežne používajú špeciálne typy brúsiva, chladiace kvapaliny alebo čistiace gumy, ktoré slúžia na obnovenie povrchu kotúča.

Dá sa na to však ísť aj inak – nielen lepšími brúsivami či pomocnými prostriedkami, ale aj úpravou samotnej štruktúry kontaktnej plochy pri brúsení. Inými slovami: všetko záleží od materiálu lamiel, ktoré sa pri výrobe použijú.

Obr. 4. Brúsne pásy Abranet Max na lamelovom kotúči
HERMAN LY-20 SpeciAl

Napríklad spoločnosť 3M ponúka lamelové kotúče na brúsenie hliníka, vyrobené zo špeciálneho brúsneho pásu Cubitron™ II – ide o technicky pokročilé riešenie. Existuje však aj alternatíva, ktorá prináša ešte lepší výsledok.

Tým najefektívnejším materiálom pre lamelové kotúče určené na brúsenie hliníka sú v súčasnosti brúsne pásy z materiálu Abranet Max, ktorý vyvinula fínska spoločnosť MIRKA.

Áno, Fínsko nie sú len fjordy a rybolov – je to aj krajina inovatívnych technológií v oblasti povrchovej úpravy.

Práve brúsne pásy z materiálu Abranet Max (obr. 4) tvoria jadro našich lamelových kotúčov určených na brúsenie hliníka – HERMAN LY-20 SpeciAl. Poďme sa teraz pozrieť bližšie, či tento materiál naozaj napĺňa vysoké očakávania.

Komplexnejšie testovanie neprebiehalo tentokrát u nás, ale v talianskej spoločnosti Riflex Abrasives, s ktorou úzko spolupracujeme pri technickom vývoji našich lamelových kotúčov a sú našim dlhodobým dodávateľom niektorých výrobných komponentov.

Podmienky testovania:

• Testovací stroj: Riflex GTR-2 (staršia verzia, v našej výrobe už používame modernejší model Riflex GTR-3 – ako sa hovorí, "obuvník chodí bosý" )
• Princíp testu: základňa s upevneným hliníkovým obrobkom sa pohybuje doľava a doprava v opakovanom cykle
• Obrobok: hliníkové bloky (typ 6061 AC T1) s rozmermi 25×50×500mm a tvrdosťou 95–97 HB (Brinell)
• Brúska: uhlová brúska HERMAN WX-125 LEVIRA s príkonom 1550W (dostupná o niekoľko týždňov)
• Prítlak: konštantný, 4,4kg
• Zrnitosť: P80 pre všetky testované kotúče

Testované produkty:

• lamelový kotúč vyrobený z brúsnych pásov Cubitron™ II
• lamelový kotúč vyrobený zo zirkóniových brúsnych pásov
• lamelový kotúč vyrobený z materiálu Abranet Max

Zameranie testovania:

• Brúsny výkon – množstvo odbrúseného materiálu za jednotku času
• Tepelné pomery – teplota, ktorá vzniká na povrchu obrobku počas brúsenia

Brúsny výkon (Material Removal Rate):

Pri porovnaní výkonnosti jednotlivých kotúčov je zrejmá nielen ich rozdielna účinnosť, ale aj odlišný priebeh výkonu v čase (graf 1):

• Cubitron™ II pôsobil najsilnejším dojmom počas prvých minút - odstránil úctyhodných viac ako 20g/min., následne však jeho výkon prudko klesol na približne 8g/min.
• Zirconia (100%) mal podobný, no miernejší priebeh: po úvodnom výkone takmer 14g/min klesol na cca 7g/min.
• Abranet Max si viedol najlepšie - jeho výkon bol stabilný, na úrovni takmer 14g/min a počas prvých 25 minút budil dojem, akoby sa vôbec neopotrebovával. To je však iba dojem, pretože akonáhle sa aktívna brúsna časť opotrebuje „až na lepidlo“, jeho brúsny výkon prudko klesne – ale nastane to až oveľa neskôr – po viac ako hodine brúsenia, dokedy odbrúsil cca 850g z obrobku.

Graf. 1. Úber za čas

Prečo ten rozdiel?

Vysvetlenie kriviek je pomerne jednoduché:

• Cubitron™ II podáva veľmi dobrý výkon, kým je nový. Po krátkom čase sa začne zanášať, čo spôsobuje pokles účinnosti brúsenia.
• Zirconia má priebeh krivky podobný ako Cubitron™ II – s tým rozdielom, že brúsny výkon je nižší. Taktiež sa veľmi skoro zanesie.
• Abranet Max vďaka svojej špeciálnej sieťovej štruktúre odoláva zanášaniu – a to aj pri dlhšom používaní. Preto si udržiava rovnomerný a spoľahlivý výkon.

Graf. 2. Kumulatívny brúsny výkon (g)

Kumulatívny výkon (Cumulative Removal):

Samozrejme, výkon za čas je kľúčovým parametrom – najmä ak zohľadníme cenu práce. No celková kumulatívna hmotnosť odbrúseného materiálu je taktiež dôležitým ukazovateľom, najmä pri dlhšej prevádzke alebo sériovej výrobe.

Na grafe č. 2 vidíme, ako si jednotlivé kotúče viedli počas 25 minút testovania:

• Cubitron™ II: odbrúsil takmer 250g materiálu
• Zirconium (100 %): približne 180g
• Abranet Max: viac ako 300g

Abranet Max ponúka nielen stabilitu výkonu v čase, ale aj najvyšší celkový úber materiálu.

Vizuálny stav lamiel po testovaní

Na obrázku č. 5 je viditeľný stav pracovnej časti testovaných kotúčov po rôznom čase brúsenia:

• Obr. 3 A – Cubitron™ II: po 25 minútach sú lamely výrazne zanesené
• Obr. 3 B – Zirconium: výrazné zanesenie sa prejavilo už po 5 minútach
• Obr. 3 C – Abranet Max: lamely sú čisté aj po 25 minútach brúsenia

Tento vizuálny rozdiel potvrdzuje výsledky výkonových testov – zanášanie je pri brúsení hliníka jedným z hlavných faktorov ovplyvňujúcich nielen efektivitu brúsenia, ale aj životnosť a náklady na nástroj.

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

Tepelné pomery pri brúsení hliníka

Hliník má teplotu tavenia 660°C a ako už bolo spomenuté, vysoké teploty zle znáša. Je náchylný na stratu pevnosti už pri teplotách nad 150°C, a to v dôsledku zmien v mikroštruktúre. Pri brúsení sa vyšším teplotám nedá úplne vyhnúť, no kľúčové je udržať ich na čo najnižšej úrovni.

Počas testovania sa snímala povrchová teplota hliníkového obrobku v mieste brúsenia, a to v 2,5-minútových intervaloch (graf. 3). Použitá bola termokamera, ktorá zaznamenávala najvyšší bodový nárast teploty.

Je nutné poznamenať, že teplota sa v hliníku šíri 4-krát rýchlejšie ako v oceli, preto sa dá predpokladať, že vo vnútri materiálu bude teplota vyššia ako na jeho povrchu.

Povrchové teploty obrobku neboli pri brúsení kritické pri žiadnom z testovacích produktov, ale pri brúsení lamelovým kotúčom HERMAN LY-20 SpeciAl s brúsnymi pásmi Abranet Max sa dosiahli najlepšie (najnižšie) hodnoty.

Graf. 3. Teplota obrobku pri brúsení

Záver

Medzi našimi produktmi sa nachádza nenápadný, no mimoriadne účinný lamelový kotúč HERMAN LY-20 SpeciAl. Je perfektný nielen pri brúsení hliníka, ale akýchkoľvek „mäkkých“ kovov a napríklad aj mäkkého dreva.

Na základe výsledkov testovania môžeme konštatovať, že bežné lamelové kotúče s brúsivom z korundu, zirkónia alebo keramiky nie sú vhodné pre profesionálne brúsenie hliníka – ich výkon rýchlo klesá a spôsobujú prehrievanie obrobku. Cubitron™ II síce preukázal vysokú počiatočnú účinnosť, no jeho výkon po niekoľkých minútach výrazne poklesol. HERMAN LY-20 SpeciAl, vyrobený z brúsnych pásov Abranet Max, si počas celého testovania udržal stabilný výkon, vysoký úber materiálu a zároveň minimalizoval prehrievanie opracovávaného obrobku – najlepšie výsledky dosiahol aj v tepelných testoch.

Pre všetkých, ktorí brúsia hliník elektrickým ručným náradím, predstavuje HERMAN LY-20 SpeciAl optimálne riešenie. Vyskúšajte ho – a presvedčte sa sami.

Kľúčové slová: brúsenie hliníka, lamelové kotúče, brúsne kotúče, uhlová brúska, hliník, zanášanie kotúča, mäkké kovy

Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti HERMAN
Riflex – perfektné riešenie na hliník
www.mirka.com

Ing. Herman Nagypál

Vyštudoval som vojenskú školu, odbor letecká elektrotechnika. S náradím a nástrojmi som sa naučil pracovať už v detstve s otcom na stavbe rodinného domu. Každý náš nový produkt testujem aj osobne - vlastnými rukami vo svojej dobre vybavenej dielni. Vo voľnom čase sa rád preháňam na motorke po rumunských horských priesmykoch. Okrem toho študujem trendy v odbore a rád si vyskúšam aj konkurenčné produkty. Nad niektorými sa pousmejem, nad niektorými sa čudujem (že sa niekto dal nachytať a kúpil to) a niektoré sú fakt dobré. Skoro ako naše 😊.