Kombinované lamelové kotúče v praxi I.

Lamelové kotúče pre uhlové brúsky patria medzi často využívané nástroje predovšetkým na brúsenie, zarovnávanie povrchov obrobkov, odstraňovanie materiálu a finálnu povrchovú úpravu.

Pri ich správnom výbere pritom zďaleka nejde len o priemer zodpovedajúci danej uhlovej brúske – rozhodujúce je vedieť, aký materiál budeme opracovávať, aký typ úpravy je cieľom a aký výsledný povrch očakávame.

Aj po výbere vhodného lamelového kotúča môžeme finálny výsledok a efektivitu práce ďalej ovplyvniť – napríklad správnym prítlakom na obrobok pri práci alebo voľbou optimálnych otáčok. Ak máme totiž k dispozícii uhlovú brúsku s reguláciou otáčok, ponúka nám to dodatočný priestor na prispôsobenie procesu konkrétnym podmienkam a požiadavkám.

Tanierová podložka, lepidlo a lamely – tri základné prvky

Lamelový kotúč sa skladá len z troch komponentov: tanierovej podložky, lepidla a samotných lamiel. Výber správneho tvaru tanierovej podložky (obr. 1) z najčastejších variant T27 (plochá) a T29 (kónická) síce môže výrazne zjednodušiť prácu, no primárna úloha podložky a lepidla spočíva v zabezpečení bezpečnosti počas prevádzky.

Netreba zabúdať, že ide o nástroj určený pre vysokootáčkové uhlové brúsky.

Pri prevádzkových otáčkach týchto strojov dosahuje obvodová rýchlosť brúsneho či rezného kotúča hodnotu blízku 80m/s – čo zodpovedá rýchlosti až 288km/h. Pri takejto odstredivej sile je kvalitné spojenie lamiel s tanierovou podložkou kľúčové najmä pre bezpečnosť používateľa.

Obr. 1. Tanierová podložka T27 a T29

Skutočným nositeľom výkonu a rozhodujúcim faktorom pre vlastnosti finálneho produktu sú lamely z brúsnych pásov. Dôležitá je nielen voľba brúsneho zrna – či už ide o korund, zirkón alebo keramiku – ale aj typ nosného materiálu, na ktorý sú brúsne zrná nanesené. Práve kombinácia brúsiva a nosného média výrazne ovplyvňuje výkon, životnosť a vhodnosť pre konkrétne aplikácie.

Významnú úlohu zohráva veľkosť, počet a v niektorých prípadoch aj tvar lamiel. Všetky tieto faktory sú premenné a práve ich kombináciou vieme cielene ovplyvniť výsledné vlastnosti produktu. Keď máme k dispozícii spoľahlivú tanierovú podložku, kvalitné lepidlo a vhodné brúsne pásy, nasleduje proces ich skladania.

Obr. 2. Stroj na výrobu lamelových kotúčov

Pre produktívnu výrobu je potrebný spoľahlivý stroj (obr. 2), ktorý brúsne pásy presne nastrihá na požadovanú dĺžku, rozloží na tanierovej podložke ich požadovaný počet a presne rozpočíta, v akej vzájomnej vzdialenosti ich má poukladať.

Naše stroje ponúkajú okrem štandardných funkcií aj jednu výnimočnú – umožňujú ukladanie dvoch rôznych brúsnych pásov vedľa seba v jednom výrobnom cykle.

Otvára sa tak priestor pre výrobu kombinovaných lamelových kotúčov.

Kombinácie lamiel z brúsnych pásov rovnakého typu zrna a nosného média

Jednoduchšou formou kombinovaných lamelových kotúčov sú tie, ktoré využívajú brúsne pásy z rovnakého typu abrazívneho zrna aplikované na rovnakom type nosného (podkladového) materiálu.

Obr. 3. Kombinačné možnosti pre brúsne pásy z rovnakého materiálu

Pri tejto konfigurácii máme možnosť pracovať s tromi premennými: tvarom, veľkosťou a zrnitosťou lamiel.

Keďže tvar lamiel má len minimálny vplyv na výsledné vlastnosti kotúča, používame v týchto prípadoch štandardizovaný – obdĺžnikový tvar. V rámci tejto voľby nám vznikajú tri základné varianty (obr. 3):

• Lamely sú rovnakého tvaru a veľkosti, ale rôznej zrnitosti
• Lamely sú rovnakého tvaru a zrnitosti, ale rôznej veľkosti
• Lamely sú rovnakého tvaru, ale rôznej zrnitosti a aj rôznej veľkosti

Kombinácia dvoch lamiel rovnakého tvaru a veľkosti, ale s odlišnou zrnitosťou

Základ tejto kombinácie vychádza zo znalosti tzv. distribúcie zrnitosti brúsiva – teda spôsobu, akým sú v brúsnom materiáli zastúpené jednotlivé veľkosti zŕn.

Túto tému sme okrajovo spomenuli v článku o našom novom brúsnom kotúči HERMAN GS-60 Fury, kde sme predstavili model s rozložením zrnitostí v rozsahu F10 až F220 (obr. 4).

Ale pozor, je potrebné si uvedomiť, že spomínaná distribúcia zrnitosti sa vzťahuje na brúsne zrná určené pre výrobu stmelených (bonded) kotúčov – teda rezných a brúsnych nástrojov, ktoré sú vyrábané podľa normy FEPA F (EN 13236 / FEPA 42-1).

V prípade lamelových kotúčov, ktoré využívajú brúsne pásy s brúsivom na podložke (coated abrasives), sa uplatňuje iná norma – FEPA P (EN 13743 / FEPA 43-1).

Obr. 4. Distribúcia zrnitosti brúsiva

Tieto dve normy definujú odlišnú distribúciu brúsnych zŕn, čo má významný dopad na praktické porovnanie zrnitostí.

Zrnitosť a rozdiely v distribúcii podľa noriem FEPA

Graf 1. Normalizovaná distribúcia zrnitosti: príklad pre porovnanie FEPA P80 vs. FEPA F80

Napríklad zrnitosť 40 podľa normy FEPA zodpovedá priemernej veľkosti zrna 425µm. Keby sme vynechali slovo „priemerný“, znamenalo by to, že všetky brúsne zrná by mali mať presne túto veľkosť. V praxi to však nie je možné – a práve preto sa zavádza pojem distribúcia zrnitosti, ktorý určuje rozptyl veľkostí jednotlivých častíc.

Z grafu 1 je jasne vidieť rozdiel medzi dvoma normami:

• P40 (žltá krivka), ktorá sa vzťahuje na brúsivá na podložke (coated abrasives), má užšiu distribúciu a vyšší vrchol krivky – teda väčšina zŕn je sústredená v okolí cieľovej veľkosti 425µm.
• F40 (červená čiarkovaná krivka), používaná pre voľné brúsivá (bonded abrasives), má širšiu distribúciu a nižší vrchol – čo znamená viac zŕn s odchýlkou mimo hlavný stred.

V číslach to znamená, že 95% častíc F40 sa pohybuje v rozmedzí 315–535µm, zatiaľ čo 95% častíc P40 je v užšom rozsahu 355–495µm.

To definuje šírku distribúcie – a teda aj presnosť triedenia.

Ak sa pozrieme konkrétne na úzky interval 415–435µm (stred ±10µm), zistíme, že približne 22% častíc P40 sa nachádza v tomto pásme, zatiaľ čo pri F40 je to len okolo 14% častíc.

Z toho vyplýva dôležitý záver:

Brúsivá na podložke (coated) podliehajú prísnejšiemu triedeniu, ako voľné brúsivá určené na výrobu stmelených (bonded) rezných a brúsnych kotúčov.

Distribúcia zrnitostí P40, P60, P80 a P120

Tieto zrnitosti sú najčastejšie používané pre výrobu lamelových kotúčov, preto sa bližšie pozrime na ich distribúcie (graf 2).

Vidíme, že jednotlivé zrnitosti majú úzku distribúciu a minimálne prekrytie so susednými triedami – mierne prekrývanie je badateľné len medzi P60 a P80.

Inými slovami, ide o precízne definované zrnitosti s úzkym rozptylom, čo prináša významnú výhodu: predvídateľné správanie sa lamelového kotúča počas brúsenia.

V praxi to znamená:

• P40 poskytuje výrazne agresívne brúsenie
• P60 je stále hrubé, ale o niečo šetrnejšie
• P80 predstavuje stredne jemné brúsenie, ideálne na predfinálne úpravy
• P120 je vhodné na jemné brúsenie, napríklad na prípravu povrchov pred lakovaním

Graf 2. Ilustrácia distribúcie najbežnejších zrnitostí P40, P60, P80 a P120 používaných na brúsnych pásoch pre výrobu lamelových kotúčov

Z grafu 2 vyplýva aj ďalšia podstatná skutočnosť – porovnajte distribúciu zrnitosti P40 (žltá krivka) a P120 (fialová čiarkovaná krivka) a všimnite si tvar ich distribučných kriviek. S rastúcou jemnosťou zrna sa krivka zužuje – inými slovami, čím jemnejšia je zrnitosť, tým prísnejšie sú požiadavky na jej triedenie. Pri jemnozrnných brúsnych materiáloch si totiž nemôžeme dovoliť, aby sa medzi zrnkami objavilo čo i len jedno hrubšie – napríklad pri brúsení karosérie pred lakovaním by to mohlo spôsobiť výrazné poškodenie povrchu.

Samozrejme, existujú aj jemnejšie zrnitosti (P150, P180 a ďalej), pri ktorých je výsledný povrch ešte hladší – výber závisí vždy od konkrétnych požiadaviek na kvalitu opracovania a „hladkosť“ finálneho povrchu. Práve preto je voľba správnej zrnitosti brúsnych pásov kľúčová pre dosiahnutie požadovaného výsledku.

Kombinácia dvoch brúsnych pásov s rôznou, ale blízkou zrnitosťou

Kombinovanie brúsnych pásov s rôznou zrnitosťou má zmysel najmä vtedy, ak ide o susedné zrnitostné triedy. Takéto kombinácie reprezentuje aj náš lamelový kotúč HERMAN LR-40, ktorý vďaka tomu ponúka vyššiu univerzálnosť použitia. Vyrábame ho zo zirkóniových brúsnych pásov, ale na základe požiadaviek zákazníkov ho vieme vyrobiť s akýmikoľvek brúsnymi pásmi.

Za najefektívnejšie sa považujú kombinácie:

• P40 / P60 – na rýchle odstránenie materiálu s miernym dočistením (hrubé až agresívne brúsenie)
• P60 / P80 – na rýchlu predprípravu povrchu (stredne jemné až hrubé brúsenie)

Kombinácia P80 / P120 už predstavuje väčší rozdiel v zrnitostiach, čo sa môže prejaviť ako nevyrovnaný brúsny efekt. Napriek tomu môže byť veľmi užitočná pri rýchlej príprave povrchu na lakovanie, najmä ak nie sú kladené extrémne vysoké nároky na jemnosť povrchu.

Záver

Kombinované lamelové kotúče vyrobené z rovnakého typu brúsnych pásov, no s rôznou zrnitosťou, prinášajú do práce s uhlovou brúskou často potrebnú univerzálnosť, a to najmä v prípade susedných zrnitostí, kde je brúsny efekt najviac vyvážený a prakticky využiteľný.

Naopak, kombinácie rôznych veľkostí alebo tvarov lamiel neprinášajú reálny technický prínos. V praxi sa neosvedčili a možno ich považovať skôr za marketingový experiment, ktorý často len zvyšuje frustráciu používateľa, bez skutočného zlepšenia výsledku.

Existuje však ešte ďalšia zmysluplná možnosť kombinovania, ktorá posúva použiteľnosť lamelových kotúčov ešte ďalej. Viac sa jej venujeme v nasledujúcom článku Kombinované lamelové kotúče v praxi II.

Kľúčové slová: brúsenie, lamelové kotúče, brúsne kotúče, kombinované lamelové kotúče, zrnitosť, tanierová podložka, lamely, brúsenie kovov, kombinované kotúče

Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti HERMAN
FEPA - Federation of European Producers of Abrasives
UAMA - Unified Abrasives Manufacturers’ Association

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 😊.