Procesul de aşchiere, temperatura este prea mare sau prea mică?

Scule

de Ion Tampu

Procesul de aşchiere, temperatura este prea mare sau prea mică?

Procesul de așchiere a metalelor este un proces care deformează materialul semifabricatului până la curgere. Acest proces de deformare generează o cantitate foarte mare de căldură, cea mai mare cantitate fiind generată în zona de forfecare, restul fiind generată de frecarea dintre așchii, muchia de așchiere și semifabricat. Această cantitate mare de căldură se reflectă în temperatura foarte ridicată din zona de așchiere (sculă, semifabricat și așchii). (figura 1)

Temperatura muchiei de așchiere (cantitatea de căldură generată) depinde printre altele de conductibilitatea termică a plăcuței de așchiere și a semifabricatului (așchiilor), de starea și geometria muchiei de așchiere. Această temperatură influențează decisiv uzura și durata de viață a sculei de așchiere. (figura 2)

Înainte de a continua trebuie să explicăm câteva definiții! Procesul de așchiere generează căldură care se regăsește în temperatura ridicată a muchiei de așchiere și care limitează durata de viață a sculei. Acea parte a muchiei de așchiere în care proprietățile materialului de așchiere sunt influențate de temperatura înaltă se numește Zonă de Acțiune a Temperaturii (Heat Affected Zone - HAZ). În această zonă există un punct (geometric) în care temperatura este maximă. Acest punct este denumit Punct de Temperatură Maximă(Peak Temperature Point - PTP), iar temperatura ,,medie” din HAZ este denumită Temperatură Compusă(Composite Temperature - CT).

Căldura se acumulează în zona de așchiere și, dacă temperatura (căldura concentrată) crește prea mult, există riscul de deteriorare a capabilităților de așchiere a sculei (limitarea duratei de viață) și conduce la apariția unor transformări ale structurii semifabricatului.  Pentru a avea o așchiere cât mai eficientă, trebuie să menținem temperatura la un nivel acceptabil, generând cât mai puțină căldură și îndepărtând pe cât este posibil căldura din zona de așchiere. (figura 3)

Există mai multe metode pentru reducerea cantității de căldură generate în timpul procesului de așchiere. Pe partea de geometrie a sculei de așchiere, muchia de așchiere este foarte importantă. Muchiile mai ascuțite vor „tăia” semifabri­catul producând o „deformare” mai mică, gene­rând astfel mai puțină căldură. Acest lucru duce și la micșorarea temperaturii de așchiere (HAZ mai mică, PTP mai mic și CT mai scăzută).

Viteza de așchiere este un factor foarte important, vitezele mari de așchiere produc o deformare mai rapidă a semifabricatului, generând astfel mai multă căldură. Totuși trebuie acordată o mare atenție la reducerea vitezei pentru a genera mai puțină căldură: viteza de așchiere trebuie să fie suficient de mare pentru a „înmuia” semifabricatul în zona de așchiere (temperaturile mai ridicate fac semifabricatul mai maleabil). De asemenea, vitezele mari de așchiere produc mai multe așchii per unitate de timp, ceea ce înseamnă mai mult material disponibil pentru absorbția și îndepărtarea căldurii din zona de așchiere. Viteze mai mari de așchiere înseamnă PTP mai mare și mai apropiat de muchia de așchiere. (figura 4)

De fapt, cea mai eficientă metodă de evacuare a căldurii din zona de așchiere este prin intermediul așchiilor. Dar dacă conductibilitatea termică a semifabricatului este mică (exemplu: oțelul inoxi­dabil), este foarte dificil să distribuim căldura în așchii. Înseamnă că mai multă căldură se transferă la muchia de așchiere, reducând durata de viață a sculei de așchiere. Conductibilitate termică redusă înseamnă mai multă căldură cumulată în zona de așchiere, rezultând creșterea temperaturii. Rezultă HAZ mai mare și CT mai ridicată. (figura 5)

Avansurile mari pot îmbunătăți evacuarea căldurii, deoarece avansurile mari produc așchii mai groase (volum mai mare de material pentru preluarea căldurii). Avansuri mari înseamnă HAZ mai mare, dar PTP mai mic și PTP nu va fi aproape de muchia de așchiere. Acest fapt duce la prelungirea duratei de viață a sculei, în special la așchierea oțelului inoxidabil și superaliaje. (figura 6)

Duritatea semifabricatului este alt factor important de luat în calcul. Cu cât materialul este mai dur (are rezistență mai mare la deformare) cu atât este mai mare căldura generată în timpul așchierii. Acest fapt duce la apariția unor temperaturi mari pe muchia de așchiere. Pentru a compensa fenomenul trebuie să micșorăm viteza de așchiere. (figura 7)

După interpretarea tuturor acestor informații ajungem la niște concluzii interesante. În exemplul dat (ultima figură) este o situație foarte interesantă și reprezentativă. Sunt prezentate 3 combinații posibile de parametri de așchiere care au același Metal Removal Rate = productivitate. După evaluarea celor 3 posibilități, cea de a 3-a (avansuri mari și viteză de așchiere mică) este clar cea mai economică variantă (cost redus datorită duratei de viață mari a sculei. (figura 8)

Controlul asupra HAZ, PTP și CT este un element important în controlul procesului de așchiere. Obiectivul este atingerea unui maxim de productivitate cu cel mai redus cost. Atingerea acestui obiectiv depinde și de înțelegerea proceselor termice din cadrul procesului de așchiere.

Informații mai amănunțite despre acest subiect se pot găsi în programul educațional SECO STEP. Pentru mai multe informații puteți contacta reprezentantul zonal SECO.


Ion Tâmpu este Reprezentant Tehnic Seco Tools Romania



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord