Élrátétképződés

A forgácsképződés egyik dinamikus zavarjelensége, amely

• meghatározott munkadarab anyagminőségeknél,

• meghatározott forgácsolási körülmények között,

• a leváló forgács anyagából képződve

megnehezíti a folyamat kézben tartását.

Az élrátét dinamikáját az okozza, hogy

• lökésszerű erőváltozással jár,

• percenként több ezerszer (!) játszódik le a folyamat, amely

  • a szerszám homloklapján megjelenő adhéziós kötődésekkel kezdődik (1. ábra), majd

1. ábra. Adhéziós nyomok DCMT-alakú lapka homlokfelületén AlMg1 esztergálásakor

• • folyamatosan növekedve, rétegekből épül fel,

  • egy kritikus méretet (szilárdságot) elérve letörik.

  • Törés után a nagyobb része a forgácsba ágyazódva távozik, azonban

  • kisebb része a munkadarab frissen megmunkált felületébe (jóformán) "árkot szánt".

  • És egy újabb adhéziós kötődés kialakulása után újból indul a folyamat.

Nem (vagy csak korlátozottan) hajlamos anyagok közé a csekély szívósságú, rideg anyagok tartoznak. Ezek megmunkálásakor ugyanis a töredezett jellegű forgács képződik. Ilyenek például a sárgaréz, bronz, ón, erősen (például Ni és Cr) ötvözött acélok, edzett acélok, titánötvözetek, fehér öntöttvas stb.

A szívós és szívós/képlékeny anyagok (lemezes vagy folyó forgács képződésekor) hajlamosak az élrátétképződésre. Ilyenek például az ötvözetlen és a kissé ötvözött szerkezeti acélok, az alumínium (2. ábra) és ötvözetei, a magnézium stb.

2. ábra. Alumíniumból keletkező élrátétek

a.) korlátozott méretű (DCMT lapka)    b.) hatalmas élrátét (TPUN lapka)

Az élrátétet okozó forgácsolási körülmények általában a következők:

•  kis - közepes forgácsolósebességnél,

• nem megfelelő homloklap-kialakításnál (lásd 2/b. ábra),

• amennyiben a forgácsolási hőmérséklet kisebb, mint 600°C (tehát tipikus jelenség bevonat nélküli gyorsacél szerszámok alkalmazásakor).

  Az élrátét átveszi a szerszámék szerepét, mert erre keménysége alkalmassá teszi (3. ábra). Látható, hogy a szerszámék homlokszöge és éllekerekedése is nagymértékben megnő.

3. ábra. Az élrátét sematikus vázlata

Az élrátétképződés káros, mert a forgácsolás biztonságát veszélyezteti: erőlökéseket és ennek következtében rezgéseket gerjeszt, a megmunkált felület érdességét (kissé) megnöveli. Esztétikailag is befolyásolja az alkatrész megjelenését, mert szemmel láthatóan "mattá" teszi (4. ábra).

4. ábra. A felület esztétikai megjelenése élrátétképződéskor (f=0,05 -0,1 mm)

Az élrátétképződés előnyös abban az esetben, amikor a szerszám hátfelülete kevésbé kopik. Egyes acélféleségek esetén a nem-taylori éltartamfüggvény kialakulásának oka. Ha az élrátét stabil (állandósult) formája alakul ki, akkor a szerszámmal nagyon kis vastagságú réteget lehet leválasztani (hántoló élrátét).

Az élrátét elkerülésének több módszere ismert. A legkézenfekvőbbek (5. ábra) az alábbiak:

• olyan forgácsolási körülmények teremtése(elsősorban a forgácsolósebesség, másodsorban az előtolás fokozása), amelyben a keletkező hőmérséklet nagyobb, mint 600°C;

• a homlokszög csökkentése és/vagy élszalag köszörülése (azaz a stabil élrátét feltételeinek kialakítása);

• valamilyen keménységfokozó hőkezelés alkalmazása,

5. ábra. Az élrátét elkerülésének négy módszere

• súrlódáscsökkentő bevonati rétegű szerszám alkalmazása (előnyösebb a PVD-bevonat)

• környezetbarát hűtő-öblítő-kenőközeg (HÖK) alkalmazása.

Nemfémes anyagú felrakódás (védő élrátét)

Az acélokban található oxid- és szilikátzárványok, továbbá a csillapításként adagolt Mn, Ca és Al a keményfém és kerámiaanyagú szerszám felületére rakódhatnak. Az így képződő réteg vastagsága akár 10-50 µm méretű is lehet. Tekintettel arra, hogy e körülmény a forgácsleválasztási folyamatot nem zavarja, a forgácsolt felület érdességére pedig nincs hatással, nem tekinthető zavarjelenségnek. Megfelelő körülmények között (a hőmérsékletnek kb. 600°C-ot el kell érnie) az ISO besorolásnak megfelelő, P-sorozatú (TiC és TaC tartalmú) keményfémeken, valamint az Al2O3 anyagú kerámiákon nemfémes felrakódás keletkezik, amely a szerszám éltartamának a növekedését idézi elő. A forgácsolhatóságot javító adalékolás és/vagy a mikroötvözés megkönnyíti a forgácsleválasztást, az így kezelt acélok (dr. Pálmai és munkatársai nyomán) "jól forgácsolhatóak" és JF jelölésűek.