Nowy gatunek płytek wpływa na większą produktywność oraz mniejszą ilość odpadów

Nowy gatunek płytek wpływa na większą produktywność Sandvik Coromant

Według ankiety przeprowadzonej niedawno przez OpenText, 92% producentów uważa społeczną odpowiedzialność biznesu (CSR) za czynnik istotny dla ich ogólnej reputacji rynkowej. Choć toczenie stali jest z natury procesem pozostawiającym odpady, producenci mogą działać w sposób bardziej zrównoważony bez uszczerbku dla bezpieczeństwa procesu – nawet w obliczu nieznanych wcześniej wyzwań, jakie niesie ze sobą pandemia COVID-19. W artykule Rolf Olofsson, product manager w firmie Sandvik Coromant, światowego lidera w branży obróbki skrawaniem metalu wyjaśnia, jak w inny sposób można podejść do kwestii obróbki tokarskiej stali.

Zgodnie z 17 globalnymi celami na rzecz zrównoważonego rozwoju wyznaczonymi przez Organizację Narodów Zjednoczonych (ONZ), producenci powinni zmniejszyć swój wpływ na środowisko, podejmując działania wykraczające poza samą optymalizację wykorzystania energii. Choć CSR jest dla firm ważnym aspektem ich działalności, firma Sandvik Coromant szacuje, że producenci marnują w procesie obróbki od 10% do 30% materiału, a efektywny czas pracy wynosi zazwyczaj poniżej 50%, uwzględniając fazy projektowania, planowania i skrawania.

Co zatem mogą zrobić producenci? Na liście celów ONZ wskazuje dwie główne ścieżki, uwzględniające takie czynniki, jak wzrost populacji, wyczerpywanie się zasobów i liniowa gospodarka zasobami. W pierwszej kolejności należy stawić czoła tym wyzwaniom poprzez rozwiązania techniczne. Koncepcje związane z Przemysłem 4.0 – systemy cyberfizyczne, przetwarzanie dużych zbiorów danych lub Internet Rzeczy (IoT) – są często wymienianymi sposobami ograniczenia marnotrawstwa zasobów przez producentów. 

Większość producentów zdaje sobie sprawę, jak ważny jest dobór płytki skrawającej dla zwiększenia wydajności i produktywności obróbki tokarskiej stali, oraz jak wpływa on na ogólną wydajność i trwałość narzędzia. Mimo to wielu z nich nie dostrzega istoty rzeczy, gdyż nie bierze pod uwagę całościowej koncepcji wyposażenia, obejmującej wszystko: od zaawansowanych konstrukcji płytek i oprawek narzędziowych po łatwe do wdrożenia rozwiązania cyfrowe. Każdy z tych czynników może uczynić toczenie stali procesem bardziej zrównoważonym poprzez zmniejszenie zużycia energii i liczby odpadów.

Mniejsze prędkości skrawania

Producenci zajmujący się obróbką stali stawiają czoła licznym wyzwaniom. Należą do nich uzyskanie większej liczby obrobionych przedmiotów w przeliczeniu na pojedynczą krawędź skrawającą płytki, zwiększenie objętościowej wydajności skrawania metalu, skrócenie czasów realizacji, optymalizacja zapasów magazynowych i oczywiście ograniczenie do minimum marnotrawstwa zasobów. 

A gdyby istniał sposób sprostania tym wyzwaniom, ale jednocześnie nastawiony na ogólny wzrost zrównoważenia? Jednym ze sposobów ograniczenia zużycia energii jest zmniejszenie prędkości skrawania. Producenci mogą utrzymać ten sam poziom produktywności, zwiększając proporcjonalnie posuw i głębokość skrawania. Oprócz oszczędzania energii, skutkiem jest także dłuższy okres trwałości ostrza narzędzia. Firma Sandvik Coromant odkryła, że w procesie toczenia stali średni wzrost trwałości ostrza o 25%, w połączeniu z niezawodną i przewidywalną jego pracą, może ograniczyć do minimum liczbę odpadów, co dotyczy zarówno przedmiotu obrabianego, jak i płytki skrawającej. 

Właściwy wybór gatunku płytki sprzyja osiągnięciu tego celu. Dlatego firma Sandvik Coromant dodaje do swojego asortymentu dwa nowe gatunki do toczenia stali, oznaczone jako GC4415 i GC4425. GC4425 oferuje udoskonaloną odporność na zużycie, wytrzymałość termiczną i udarność, natomiast gatunek GC4415 ma uzupełniać GC4425 w zastosowaniach wymagających pracy z najwyższymi parametrami skrawania i odporności na wysoką temperaturę.

Co istotne, obydwu gatunków można używać do obróbki ciężko skrawalnych materiałów, takich jak Inconel i niestopowe stale nierdzewne z grupy ISO-P, które są szczególnie skomplikowane i trudne w obróbce. Wybór właściwego gatunku sprzyja obróbce większej liczby przedmiotów w produkcji masowej oraz seryjnej. 

Gatunek GC4425 zapewnia najwyższe bezpieczeństwo obróbki dzięki wydłużeniu czasu, w którym ostrze utrzymuje idealny stan. Ponieważ na jedną krawędź płytki przypada więcej wyprodukowanych elementów, zużywa się mniej węglika do wytworzenia takiej samej liczby przedmiotów. Ponadto płytki charakteryzujące się powtarzalnymi i przewidywalnymi osiągami pomagają uniknąć uszkodzenia przedmiotu obrabianego, co ogranicza do minimum straty materiału obrabianego. Obydwie te zalety ograniczają liczbę wyprodukowanych wybraków.

Oprócz tego w przypadku GC4425 i GC4415 podłoże i pokrycie płytki zostały ulepszone tak, aby były bardziej odporne na wysokie temperatury. Ogranicza to działanie wysokich temperatur w postaci zwiększonego zużycia, dzięki czemu materiał w wysokim stopniu utrzymuje idealny stan krawędzi także w wyższych temperaturach.

Warstwa po warstwie

Płytki w gatunku GC4425 i GC4415 zawierają warstwę pokrycia Inveio drugiej generacji. To pokrycie ochronne wykonane metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) tlenku glinu (Al2O3) zoptymalizowanego pod kątem obróbki wiórowej. Badanie mikroskopowe pokrycia Inveio wykazuje, że powierzchnia materiału charakteryzuje się jednokierunkowym uporządkowaniem orientacji ziaren polikryształów. W pokryciu Inveio drugiej generacji znacznie ulepszono uporządkowanie ziaren. Rozkład orientacji ziaren tworzących warstwę pokrycia w kierunku do powierzchni ostrza jest jeszcze bardziej jednorodny, dzięki czemu powstaje mocna bariera ochronna. 

Inveio zapewnia płytce znaczną odporność na zużycie i większą trwałość wszystkich ostrzy. Trwalsze narzędzia sprzyjają rzecz jasna redukcji kosztu jednostkowego wytworzenia przedmiotu. Do tego podłoże węglikowe materiału zawiera znaczny udział odzyskanego materiału węglikowego, co czyni te gatunki jednymi z najbardziej przyjaznych dla środowiska.

Aby sprawdzić prawdziwość powyższych stwierdzeń, klienci firmy Sandvik Coromant poddali gatunek GC4425 testom poprzedzającym wprowadzenie rozwiązania na rynek. Była wśród nich firma z branży maszynowej, która zastosowała płytkę z oferty konkurencji i płytkę w gatunku GC4425 do produkcji rolek dociskowych. Gatunek ISO-P został wystawiony na oddziaływanie ciągłej obróbki zewnętrznej w kierunku osiowym i obróbki półwykończeniowej z prędkością skrawania (vc) 200 m/min, posuwem (fn) 0,4 mm/obr. i na głębokości skrawania (ap) 4 mm. 

Jako pomoc w monitorowaniu samej obróbki, firma Sandvik Coromant stworzyła oprogramowanie CoroPlus Process Control, za pomocą którego można monitorować obróbkę w czasie rzeczywistym i działać zgodnie z zaprogramowanymi algorytmami w przypadku wystąpienia konkretnych problemów – np., zatrzymując maszynę lub wymieniając zużyte narzędzie skrawające.

Idealne koło

Tym samym przechodzimy do drugiego rozwiązania sugerowanego przez ONZ, które dotyczy bardziej zrównoważonego wyposażenia w narzędzia: przejście na obiegowe gospodarowanie zasobami, w którym odpady są traktowane jak surowiec, powracający w cyklu neutralnym dla istniejących zasobów. Coraz wyraźniej widać, że gospodarka obiegowa może zarówno być korzystna dla środowiska, jak i przynosić zyski producentom.

Dotyczy to także recyklingu narzędzi z węglików spiekanych – gdyż wszyscy odnosimy korzyść, gdy zużyte narzędzia nie trafiają na wysypiska śmieci i złomowiska. Gatunki GC4415 i GC4425 zawierają znaczny udział węglika pochodzącego z odzysku. Wytwarzanie nowych narzędzi z odzyskanego węglika wymaga o 70% mniej energii niż wykorzystanie do tego celu dziewiczego surowca, a także wiąże się z redukcją emisji dwutlenku węgla o 40%.

Dlatego program odzyskiwania węglika, stworzony przez firmę Sandvik Coromant, dostępny jest dla klientów na całym świecie. Firma odkupuje od klientów zużyte płytki i narzędzia monolityczne, niezależnie od ich pochodzenia. Jest to autentyczna konieczność, jeśli weźmiemy pod uwagę, jak rzadkie i ograniczone staną się zasoby surowców w dłuższej perspektywie. Na przykład złoża wolframu szacuje się na około 7 milionów ton, co oznacza, że pozostało jeszcze około 100 lat eksploatacji. Inicjatywa recyklingowa umożliwiła firmie Sandvik Coromant osiągnięcie 80-procentowej obiegowości dzięki programowi skupu złomu węglikowego.

Pomimo obecnej niepewnej sytuacji na rynku, producenci nie mogą zapomnieć o swoich innych zobowiązaniach, w tym CSR. Na szczęście dzięki nowemu podejściu do kwestii wyposażenia w narzędzia i właściwym płytkom węglikowym, producenci mogą działać w sposób bardziej zrównoważony bez uszczerbku dla bezpieczeństwa procesu – i do tego bardziej skutecznie stawiać czoła sytuacji, jaka powstała na rynkach w następstwie pandemii COVID-19.

Źródło: Sandvik Coromant

O Autorze

MM Magazyn Przemysłowy jest tytułem branżowym typu business to business, w którym poruszana jest tematyka z różnych najważniejszych sektorów przemysłowych. Redakcja online MM Magazynu Przemysłowego  przygotowuje i publikuje na stronie artykuły techniczne, nowości produktowe oraz inne ciekawe informacje ze świata przemysłu i nie tylko.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę