„Könnyebb érintés” a járműgyártás számára

A Nemzetközi Tiszta Közlekedési Tanács (ICCT) szerint a könnyebb járművek alacsonyabb CO2-kibocsátással működnek. A járműipari gyártókra hárul a feladat, hogy a súlyt tekintve hatékonyabb alkatrészeket állítsanak elő, miközben a könnyebb fémek mellett, mint például az alumínium, a nehezebb rozsdamentes acélok, az öntöttvas és a kovácsolt acél is népszerűek. A nehezebb alkatrészek súlyának csökkentése azt jelenti, hogy megmunkálásukhoz szigorúbb tűréshatárokat és összetettebb kialakítást kell alkalmazni, de ehhez „könnyű érintésre” van szükség. Sangram Dash, a Sandvik Coromant váltólapkás marásért felelős termékalkalmazás vezetője elmagyarázza, hogy a könnyebb és közelebb forgácsoló CoroMill® MF80 hogyan támogatja a gazdaságosabb vállmarást és homlokmarást.

A Fact Sheet: Europe (Tájékoztató: Európa) jelentésében a Tiszta Közlekedés Nemzetközi Tanácsa (ICCT) megállapítja, hogy: „A súly és a tömeg közvetlen összefüggése miatt minél nehezebb egy jármű, annál nagyobb az üzemanyag-fogyasztása és a CO2-kibocsátása. Ezért a tömeg csökkentése hatékony módja annak, hogy csökkenteni lehessen a jármű kibocsátását.”

Ennek egyik módja a „könnyűszerkezetes kialakítás”, amely a jobb üzemanyag-hatékonyság és a jobb kezelhetőség érdekében a kisebb súlyú autók és teherautók építését jelenti. A McKinsey & Company Lightweight, heavy impact (Könnyű szerkezet, jelentős hatás) jelentésének számításai szerint „A könnyűszerkezetes kialakítások bizonyos mértékig segíthetnek a CO2-kibocsátás csökkentésében (kb. 0,08 g CO2-csökkentés megtakarított kilogrammonként).” Így folytatódik: „Ha egy eredeti berendezés gyártójának (OEM) sikerül 100 kg-mal csökkentenie a jármű súlyát, akkor azzal 100 kilométerenként körülbelül 8,5 g CO2-t takarít meg.”

A példa jól szemlélteti, hogy a könnyűszerkezetes kialakítás hogyan növelheti a jármű teljesítményét. Bár az OEM-ek ennek érdekében a könnyebb anyagokat, például az alumíniumot használják, a könnyűszerkezetes kialakítás nem egyszerűen a legkönnyebb anyag kiválasztásáról szól. A járműipari alkatrészek népszerű anyagai, mint például a kovácsolt acélok, a kobaltkróm, az Inconel vagy a szürke és gömbgrafitos öntöttvas még mindig elterjedtek – annak ellenére, hogy ezek súlya nagyobb, mint az alumíniumé és a magnéziumé.

Ehelyett a gyártóknak úgy kell megtervezniük ezeket a „nehéz” fémeket, hogy a könnyebb fémek súlyhatékony és erős alternatívájává váljanak. Ez azt jelenti, hogy bonyolultabb tervek alapján csaknem háló alakú alkatrészeket kell gyártani. Ráadásul sok ilyen konstrukció könnyebb forgácsolási műveletet igényel, hogy minimalizálja a szerszámra gyakorolt hatást, és biztosítsa az alkatrész alakjának megtartását.

Az OEM-ek számára a kihívást az jelenti, hogy ezeket az összetettebb alkatrészeket a legmagasabb minőségben és magas termelékenységgel gyártsák. De hogyan érhetik el ezt a gyártók a kibocsátási előírások betartása és az alacsony alkatrészenkénti költség fenntartása mellett? A válasz a megbízhatóbb, pontosabb és termelékenyebb szerszámmegoldásokban rejlik.

A megfelelő szög

A járműipari gyártóknak arra kell törekedniük, hogy túlteljesítsék a versenytársakat a kemény ISO-P anyagokból készült összetettebb, csaknem háló alakú alkatrészek megmunkálásakor. Ennek elérése a forgácsolószerszám kiválasztásától függ. Például a 90 fokos élszöggel rendelkező forgácsolószerszámok radiális forgácsolási erőket generálnak, és ami még fontosabb, több forgácsolási energiát visznek át az alkatrészről. Ez különösen ideális vékonyabb falakkal vagy csaknem háló alakú alkatrészek megmunkálása esetén.

Ezzel elértünk a vállmaráshoz, egy alapvető, mégis sokoldalú marási alkalmazáshoz, amely akkor ajánlott, ha sokféle alkatrész gyártására van szükség, és ha nagy mennyiségű anyagot kell gyorsan eltávolítani a munkadarabból. A vállmarással a szerszám egyszerre hoz létre sík és vállfelületet, ezért a munkadarabhoz képest 90 fokos szöget részesít előnyben. Az alkalmazástól függően más szögeket is lehet használni, és használnak is, de lényeges, hogy a megfelelő szöget használják a nemkívánatos eltérések elkerülésére a maró és a munkadarab között.

A piacon számos olyan vállmaró szerszámlapka van forgalomban, amelyet közel 90 fokos marási szögre terveztek. Általában ezeknek a lapkáknak nyolc éle van – négy az elején és négy a hátulján, hogy egyszerre hozza létre a vállat és a sík felületet – vagy hat, bizonyos esetekben. A Sandvik Coromant szerszámspecialistái azonban úgy érezték, hogy van tér egy új vállmarási koncepció számára, amely a szerszám éltartamának és termelékenységének előnyeit, valamint gazdasági előnyöket biztosít ügyfelei számára.

Az eredmény a CoroMill® MF80, amelyet ISO-K és ISO-P anyagok járműipari marási alkalmazásaihoz terveztek. A lapkák nyolc forgácsolóéllel, forgácsvédelemmel és optimalizált mikrogeometriával rendelkeznek a jobb biztonság és a forgácselvezetés érdekében, valamint egy wiper éllel a kiváló felületi minőségért. A forgácsolóél ferde a lágy forgácsoló tulajdonság és a kis forgácsolóerők érdekében, ezáltal ideális korlátozott stabilitású alkatrészekhez és gépbeállításokhoz. A meglévő CoroMill® 345-höz hasonló technológiai platformokhoz képest az új marási termékcsalád 40%-kal könnyebb marótestet kínál alátétlapka-védelemmel és nagy mennyiségű lapkával a biztonságos és stabil megmunkálásért a rezgésekre hajlamos alkalmazásokban is.

A 89,5 fokos megközelítési szög lehetővé teszi, hogy a többélű maró közel dolgozzon a befogáshoz. A közel 90 fokos szög szintén csökkentette a tengelyirányú erőket a vékony falú alkatrészek és a gyenge befogás esetére jobb, vibráció és zörgés nélküli marás eléréséért. Ez nem csak a precizitást és a gép kihasználtságát növeli, hanem a szerszámok hosszabb éltartamát is biztosítja, kevesebb selejt mellett.

Teljesítménytesztek

A CoroMill® MF80 teljesítményét ISO-K és ISO-P anyagok megmunkálásakor is tesztelték a versenytárs marókkal szemben. Nézzük először az ISO-K teljesítménytesztet, ahol a versenytárs szerszámot és a CoroMill® MF80-at egy-egy nagyolási alkalmazásban használták, hogy ISO-K gömbgrafitos (SG) vas (GJS400/K3.1.C.UT) munkadarabból hordozókat és tartókat készítsenek.

Mindkét szerszámot ugyanazokkal a forgácsolási adatokkal működtették – beleértve az 1000 fordulat/perc (ford/perc) orsófordulatszámot (n), a 250 méter/perc (m/perc) forgácsolási sebességet (vc) és az 1200 milliméter/perc (mm/perc) asztalelőtolást (vf). Mindegyik marót 20–80 mm-es radiális fogásmélységgel (ae) és 2–3 mm-es axiális fogásmélységgel (ap) működtették. A fogankénti előtolásban (fz) némi különbség volt, 0,24 mm a versenytárs marónál és 0,3 mm a CoroMill® MF80 esetében.

Végül a versenytárs marója 55 perc alatt tíz alkatrészt gyártott le, mielőtt a kopás jelei mutatkoztak volna. A CoroMill® MF80 ezzel szemben 82 percig futott, és ez idő alatt 15 alkatrészt gyártott. Ez ügyféloldalon 54%-os szerszámélettartam-növekedést eredményezett a Sandvik Coromant marójának használatával.

Egy másik esetben a CoroMill® MF80-at egy versenytárs marójával szemben durva vállmarási alkalmazásban használták szivattyú- és szelepalkatrészek előállítására ISO-P szénacél (DIN 1.0619) munkadarabból. Ismét azonos forgácsolási adatokkal működtették a marókat – 500 ford/perc n, 125 m/mm vc , 15/50 mm ae és 5 mm ap és 0,15 mm fz – leszámítva az vf értéket. A versenytárs maró 375 mm/perc, a CoroMill® MF80 pedig 600 mm/perc sebességgel működött.

Ebben az esetben a versenytárs maró 9, a CoroMill® MF80 pedig 15 alkatrészt gyártott, a termelékenységnövekedés 60%-os volt. Ami a szerszám éltartamát illeti, 40 perc megmunkálási idő után csak forgácskopás volt látható a CoroMill® MF80-on, és a maró 67%-kal növelte a szerszáméltartamot. Az ügyfél számára a legfontosabb előny az volt, hogy a marószerszámok védelme és a lapkaélek nagy száma csökkentheti az alkatrészenkénti költséget a nagyoló vagy vállmarási alkalmazásokban. Az ilyen folyamatok révén a gyártók olyan járműveket gyárthatnak, amelyek megfelelnek a szigorú CO2-kibocsátási előírásoknak, miközben az alkatrészenkénti költség alacsonyabb marad.

Sandvik Coromant