Dosiahnutie presnosti: Dodatočné obrábanie pre kované súčiastky

ZKRATKA

Sekundárne obrábacie operácie sú nevyhnutné po kovaní, ako napríklad frézovanie, sústruženie a brúsenie. Vyhrubujú polotovary vytvorené kovaním tak, aby dosiahli tesné rozmery, vynikajúcu povrchovú úpravu a komplexné tvary, ktoré samotné kovanie nedokáže vytvoriť. Tento hybridný prístup efektívne kombinuje vlastnú pevnosť kovaného dielu s vysokou presnosťou obrábania.

Definovanie sekundárneho obrábania v kontexte kovania

Vo výrobe sa kovaný proces oceňuje za vytváranie súčiastok s vynikajúcou pevnosťou a trvanlivosťou. Aplikáciou tlakových síl na kus kovu kovanie tvaruje súčiastku, pričom zjemňuje jej vnútornú zrnitú štruktúru. Výsledkom je komponent, ktorý sa často nazýva kovanina „takmer hotového tvaru“, ktorá je blízka svojmu konečnému tvaru, ale postráda presnosť vyžadovanú pre mnohé aplikácie. Tu prichádzajú do úvahy druhotné obrábacie operácie pre kované súčiastky ktoré sa stávajú nevyhnutnými.

Sekundárne obrábanie je subtraktívny proces, ktorý sa vykonáva po primárnej kováčskej operácii. Zahŕňa riadené odstraňovanie materiálu, aby sa súčiastka dostala do presných špecifikácií. Zatiaľ čo kovanie poskytuje základnú pevnosť, obrábanie zabezpečuje konečnú presnosť. Podľa spoločnosti Princeton Industrial sa tieto operácie vykonávajú za účelom vylepšenia vonkajšieho vzhľadu alebo tolerancií súčiastky. Bez tohto kroku by bolo nemožné dosiahnuť vlastnosti ako závitové otvory, hladké spojovacie plochy a presné priemery na kovaných súčiastkach.

Rozdiel medzi primárnym kovaním a sekundárnym obrábaním je zásadný. Kovanie sa týka tvarovania a zpevňovania objemového materiálu, zatiaľ čo obrábanie sa týka dokončenia a presnosti. Takmer hotový tvar z kovárne slúži ako vysokej pevnosti predtvar, čo minimalizuje množstvo materiálu, ktorý je potrebné odstrániť v následných krokoch, čo je kľúčovou výhodou oproti obrábaniu súčiastky z plnej blokovej suroviny.

Bežné typy sekundárnych obrábacích operácií

Po výrobe súčiastky kovaním možno použiť rôzne sekundárne obrábacie a dokončovacie operácie na vytvorenie hotového komponentu. Konkrétne procesy sa líšia v závislosti od návrhu súčiastky, materiálu a požiadaviek konečného použitia. Tieto operácie zahŕňajú rezanie a tvarovanie až po povrchové úpravy, ktoré zvyšujú vzhľad a trvanlivosť.

Tu je niekoľko najbežnejších sekundárnych operácií vykonávaných na kovaných súčiastkach:

• Frézovanie: Tento proces využíva rotujúce frézy na odstraňovanie materiálu z obrobku. Používa sa na vytváranie rovných plôch, drážok, dutín a iných komplexných trojrozmerných prvkov na kovanej súčiastke.
• Obrábanie: Pri sústružení sa obrobok otáča, zatiaľ čo nehybný rezný nástroj mu formuje tvar. Toto je ideálne na vytváranie valcových súčiastok, drážok a kužeľovitých plôch s vysokou presnosťou.
• Brusenie: Základná operácia, vŕtanie vytvára otvory vo kovanom komponente. Tieto otvory môžu byť následne ďalej upravované závitovaním (na vytvorenie závitov) alebo vyhrubovaním (na dosiahnutie presného priemeru).
• Mačkanie: Brúsenie využíva brúsny kotúč na dosiahnutie veľmi jemného povrchu a extrémne tesných tolerancií. Často sa jedná o jednu z posledných etáp na vytvorenie hladkého, vysokopresného povrchu na kritických častiach súčiastky.
• Záchytné šlehanie: Toto je dokončovací proces, pri ktorom sú povrchu vystavené malé kovové guľôčky, ktoré odstraňujú kovovú šupku po kovaní, čistia súčiastku a dodávajú rovnomerný matný povrch.
• Pokovovanie a anodizácia: Na zlepšenie odolnosti voči korózii, opotrebeniu alebo estetiky môžu byť kované súčiastky pokovené inými kovmi (pokovovanie) alebo má byť zosilnená ich povrchová oxidová vrstva (anodizácia, pre hliník).

Strategický význam: Prečo kované súčiastky vyžadujú obrábanie

Rozhodnutie použiť kombinovaný proces kovania a obrábania je strategické, pri ktorom sa vyvažujú jedinečné výhody každej metódy. Kovanie zabezpečuje neobmedzenú pevnosť tým, že zarovnáva smer zrna kovu podľa kontúry dielu, čím vytvára komponent, ktorý je výrazne odolnejší voči nárazom a únave materiálu v porovnaní s jeho protějškom vyrobeným obrábaním z polotovaru. Avšak samotný proces kovania nedokáže dosiahnuť tesné tolerancie a komplikované tvary, ktoré vyžaduje súčasné strojárstvo.

Druhotné obrábanie tento rozdiel premostí a poskytuje potrebnú presnosť. Mnohé komponenty vyžadujú tolerancie merané v mikrónoch, dokonale rovné spojovacie plochy alebo zložité vnútorné geometrie – všetko to patrí do oblasti CNC obrábania. Keď výrobcovia začínajú s polotovarom blízkym konečnému tvaru, znížia množstvo potrebného obrábania, čím ušetria čas, znižujú opotrebenie nástrojov a minimalizujú odpad materiálu. Pre priemyselné odvetvia, ako je automobilový priemysel, kde je kritický výkon, sú nevyhnutní špecializovaní dodávatelia. Napríklad spoločnosti ako Shaoyi Metal Technology sa zameriavajú na vysokokvalitné horúce kovanie automobilových komponentov a riadia celý proces od výroby násteniek až po finálnu súčiastku, čím zabezpečujú pevnosť aj presnosť.

Alternatíva, obrábanie súčiastky úplne z masívneho kusu kovu (blok), je často menej efektívna. Pretína prirodzenú štruktúru zrna materiálu, čo môže ohroziť mechanickú pevnosť. Okrem toho vzniká významné množstvo odpadového materiálu, čo môže byť veľmi nákladné, najmä pri práci s drahými zliatinami.

Výhody kombinácie kovania s sekundárnym obrábaním

Hybridný prístup k kováčaniu a následné sekundárne obrábanie ponúka silnú kombináciu výhod, čo vedie k komponentom, ktoré sú vynikajúce v výkonnosti a často aj vo všeobecnej nákladovej efektívnosti pre výrobu veľkého objemu. Táto metóda využíva to najlepšie z oboch svetov na splnenie náročných požiadaviek aplikácií.

1. Zlepšená pevnosť a trvanlivosť

   Hlavnou výhodou je samotný proces kovania. Rafinovaná, nepretržitá zrnitá štruktúra kované časti poskytuje výnimočnú pevnosť pri ťahu, odolnosť voči nárazu a odolnosť voči únave, ktoré nemožno zopakovať len odlievaním alebo obrábaním. Tým sa konečná časť stáva spoľahlivejšou a odolnejšou aj pri extrémnom namáhaní.

2. Vysoká presnosť a geometrická zložitosť

   Kým kovanie vytvára pevný základ, druhotné obrábanie dodáva konečnú formu a prispôsobenie. Tento krok umožňuje vytvorenie zložitých prvkov, závitových dier a hladkých povrchov s toleranciami až ±0,01 mm, čo zabezpečuje správne fungovanie častí v zložitých zostavách.

3. Znížené materiálne odpady a náklady

   Začínanie s kováčkou v podobnosti takmer s sieťou výrazne znižuje objem materiálu, ktorý je potrebné odpracovať v porovnaní s začatím s pevným závitom. To nielenže znižuje náklady na materiál, ale tiež skráti čas obrábania a opotrebovanie nástrojov, čo vedie k vyššej efektívnosti vo veľkých výrobných sériách.

4. Vyššia integrita povrchu

   Na rozdiel od odlievkov, ktoré môžu trpieť vnútornou pórovitosťou alebo prázdninami, ktoré sa objavia počas obrábania, kované časti majú pevnú, homogénnu štruktúru. To zaisťuje čistý povrch bez chýb po obrábaní, čo je dôležité pre výkon a pre následné dokončovacie procesy, ako je anodizácia.

Často kladené otázky

1. Čo je sekundárny obrábací proces?

Sekundárny obrábací proces je akákoľvek operácia vykonaná na súčiastke po primárnom tvárnom procese, ako je kovanie alebo liatie. Jeho účelom je upraviť súčiastku odstránením materiálu, aby dosiahla konečné rozmery, pridať presné prvky alebo zlepšiť povrchovú úpravu.

2. Sú kované súčiastky pevnejšie ako obrábané súčiastky?

Áno, súčiastky kované do tvaru blízkeho finálnemu sú zvyčajne pevnejšie ako súčiastky obrábané z plnej bloku rovnakého materiálu. Proces kovania zarovnáva vnútornú zrnitú štruktúru kovu podľa tvaru súčiastky, čo výrazne zvyšuje jej pevnosť, húževnatosť a odolnosť voči únave. Obrábanie reže cez tieto zrnie, čo môže oslabiť konečnú pevnosť súčiastky.