Industria construcţiilor de maşini se confruntă cu o problemă în ceea ce priveşte greutatea. De exemplu, în 2017, vehiculele uşoare fabricate în Statele Unite cântăreau, în medie, 4.044 de livre — însă nu se ridicau întotdeauna la înălţimea aşteptărilor. Noile componente şi tehnologii contribuie la creşterea greutăţii vehiculelor; totuşi, preocupările legate de mediu impun, de asemenea, producătorilor să asigure o greutate redusă a acestora. Fiind un material mai uşor, aluminiul poate soluţiona această problemă, însă prezintă provocări în ceea ce priveşte frezarea şi prelucrarea. Aici, Eduardo Debone, Manager de segment global pentru construcţia de maşini din cadrul Sandvik Coromant, lider global în domeniul aşchierii metalului, analizează modul în care o singură freză ar putea oferi soluţia.
Aluminiul va fi mereu considerat materialul care le-a permis oamenilor să zboare. Utilizarea sa în domeniul aviaţiei precede chiar şi primul avion deoarece, la sfârşitul anilor 1800, contele Ferdinand Zeppelin a creat cadrele celebrului său dirijabil eponim din aluminiu. Aluminiul este şi în prezent clasificat ca material uşor. De exemplu, utilizarea sa în construcţia blocurilor de motor în industria construcţiilor de maşini permite reducerea semnificativă a greutăţii şi optimizarea consumului de carburant.
De exemplu, în domeniul transporturilor, grupul motopropulsor al unui autoturism european conţine, de obicei, aproximativ 80 de kilograme de aluminiu, ceea ce face ca piese precum motorul şi cutia de viteze să facă în mod evident obiectul măsurilor de reducere a greutăţii.
Deoarece aluminiul este un metal din ce în ce mai avantajos, constructorii de maşini-unelte solicită soluţii de prelucrare dedicate care să facă din acesta un material de lucru mai adecvat.
Complexitatea componentelor
Blocul de cilindri reprezintă structura principală a motorului unui vehicul. Acesta încorporează mai multe piese mobile care, împreună, generează energia necesară pentru deplasarea vehiculului. Blocul de cilindri a fost fabricat timp de mai mulţi ani din aliaje de fontă, dar, pentru autoturismele actuale, aliajele de aluminiu sunt o alegere uzuală care vizează reducerea greutăţii.
Fabricarea blocurilor de cilindri implică cel mai mare număr de maşini din producţia de componente pentru industria construcţiilor de maşini, utilizând procese care sunt adesea complexe şi implică toleranţe strânse. Degroşarea şi finisarea componentelor esenţiale şi complexe pentru industria construcţiilor de maşini, precum blocurile de cilindri, reprezintă un proces costisitor şi de lungă durată. Acesta necesită mai multe scule diferite, ceea ce implică o configurare complexă şi o cantitate mai mare de lichid de răcire pentru reducerea căldurii provocate de nivelul ridicat de frecare.
Chiulasa unui motor este tot o componentă esenţială, care este adesea fabricată din aluminiu. Aceasta trimite aer şi carburant în camera de ardere şi este montată deasupra blocului de cilindri, încorporând mai multe componente, precum supape, bujii şi injectoare de carburant. Ca şi blocul de cilindri, chiulasa necesită, de asemenea, o prelucrare complexă şi de calitate.
Chiar dacă aluminiul este mai uşor decât fonta, acesta este şi mult mai moale. De aceea, finisajele de slabă calitate, debavurarea şi uzura neregulată a sculelor reprezintă probleme frecvente. Prin urmare, problema este, cum pot producătorii de autovehicule să depăşească aceste provocări pentru a obţine reducerea timpilor de ciclu, o calitate crescută a suprafeţelor şi economii mai mari?
O soluţie unică
În calitate de specialist în aşchierea metalului, Sandvik Coromant a constatat că inovaţia constă în simplitate. Prin utilizarea unei soluţii unice, în locul mai multor scule pentru operaţiuni de frezare frontală, producătorii pot aborda multe dintre provocările pe care le presupune prelucrarea aluminiului.
O freză multifuncţională poate oferi atât capacităţi de degroşare, cât şi de finisare cu o singură sculă şi, prin urmare, poate reduce gradul de deformare a aluminiului pentru a facilita obţinerea de rezultate de calitate superioară.
Soluţiile Sandvik Coromant pentru prelucrarea aluminiului includ mai multe modele de freze unice, brevetate, pentru o frezare fără probleme, precisă şi fără bavuri. Printre acestea se numără freza pentru aluminiu M5C90, din gama de produse M5, proiectată pentru frezarea frontală de degroşare şi finisare a chiulaselor, blocurilor de cilindri şi pieselor fabricate integral din aluminiu, cu penetrări mari ale frezei, pe lângă piesele cu pereţi subţiri. Scula este capabilă să finalizeze întregul proces, de la degroşare până la finisare, într-o singură trecere.
Un aspect esenţial este reprezentat de faptul că scula poate efectua frezarea de degroşare şi finisare într-o singură trecere şi, în multe cazuri, până la o adâncime axială de până la şase milimetri. De asemenea, s-a constatat că durabilitatea sculei este prelungită semnificativ, de cinci ori, cu o reducere de 200% a timpului de ciclu.
O caracteristică-cheie a gamei de freze M5 este tehnologia „STEP”. O serie de vârfuri de diamant policristalin (PCD) precise şi rezistente sunt dispuse într-o configuraţie circulară, pentru a îndepărta progresiv un pic mai mult material din piesa de prelucrat, atât axial, cât şi radial. În plus, ultimul dinte netezitor al sculei asigură un finisaj şi o netezime superioare. Poziţia fixă a netezitorului şi a dinţilor elimină, de asemenea, procedurile de preconfigurare complexe şi de lungă durată. Dacă, pentru a finisa complet o componentă din aluminiu pentru industria construcţiilor de maşini, sunt necesare mai multe scule, această soluţie cu avantaje multiple reduce considerabil deformarea aluminiului în timpul prelucrării.
În încercarea industriei construcţiilor de maşini de a obţine performanţe mai ecologice, selectarea materialelor potrivite va fi esenţială în procesul de reducere a greutăţii vehiculelor. În acelaşi timp, abordarea mai simplă a prelucrării pe care o oferă o serie de scule precum freza pentru aluminiu M5C90 oferă producătorilor o modalitate de a depăşi problemele pe care le implică prelucrarea aluminiului. Astfel, aluminiul şi-ar putea ocupa locul de drept ca soluţie la problema greutăţii cu care se confruntă industria construcţiilor de maşini.
