INZ ICHT: TEM PERATUUR
DE HITTE VAN DE
Patrick de Vos, manager technische opleiding bij Seco, verklaart enkele basisprincipes van hitte en temperatuur bij metaalfrezen.
METAALFREZEN IS een proces waarbij het bewerkte materiaal wordt vervormd totdat het afscheurt. Bij dit vervormingsproces wordt veel hitte geproduceerd, veel meer dan door de wrijving tussen de metaalspanen, het snijvlak en het werkstuk. De hitte bouwt zich op in het snijgebied, en als de temperatuur (geconcentreerde hitte) te hoog wordt kan dit de capaciteiten van het snijvlak (de standtijd van het gereedschap) aantasten en de materiaalstructuur van het werkstuk veranderen. Om efficiënt te werken, moeten we de temperatuur op een aanvaardbaar niveau houden door minder hitte te produceren en de hitte zo snel mogelijk af te voeren uit het snijgebied. Laten we even de meest belangrijke factoren bekijken. Er zijn diverse manieren om de hoeveelheid warmte die bij het frezen wordt geproduceerd, te verminderen. Voor het freesgereedschap is de geometrie van het snijvlak van belang. Scherpe snijkanten zorgen dat het werkstukmateriaal beter wordt ’gesneden’ en minder wordt vervormd, zodat er minder hitte wordt geproduceerd.
Snijsnelheid speelt ook een rol, want bij een hogere snijsnelheid wordt het materiaal sneller vervormd en wordt er dus meer hitte geproduceerd. Wees echter gewaarschuwd als u de snijsnelheid wilt verminderen om minder hitte te produceren: de snelheid moet hoog genoeg zijn om het materiaal van het werkstuk ’zacht’ te maken in het snijgebied (hogere temperaturen maken het werkstukmateriaal zachter). Ook ontstaan er bij hogere snijsnelheden meer spanen en is er dus meer materiaal om hitte uit het snijgebied te absorberen en te verwijderen. In feite vormen spanen de meest efficiënte wijze om hitte af te voeren uit het snijgebied. Een hogere voedingssnelheid kan de hitteafvoer eveneens verbe-
Hup met de spanen! Spanen vormen de meest efficiënte wijze om hitte af te voeren uit het snijgebied.
teren, omdat er dan dikkere spanen worden gevormd (meer volume om de hitte af te voeren). We moeten ook rekening houden met de materiaaleigenschappen van het werkstuk. De thermische conductiviteit van het materiaal (wijze waarop de hitte wordt getransporteerd) bepaalt hoeveel hitte kan worden geabsorbeerd door de spanen. Bij een lage thermische conductiviteit blijft er meer hitte achter in het snijgebied, waardoor de snijtemperatuur stijgt. De hardheid is een andere belangrijke factor. Hoe harder het werkstukmateriaal (dus hoe meer weerstand het materiaal biedt tegen vervorming), hoe meer hitte er ontstaat bij het frezen. Hieraan verwant is koudversteviging: dit doet zich voor als werkstukmateriaal harder wordt bij vervorming. Materialen met een grote neiging tot koudversteviging produceren meer hitte, omdat ze bij het frezen harder worden. Een heel belangrijk element voor de afvoer van hitte uit het snijgebied heb ik nog niet genoemd: het koelmiddel. Maar dat bewaren we voor een volgend artikel… Patrick de Vos
SPAAN heet
GEREEDSCHAP zeer heet
WERKSTUK koel
SUGGESTIES? Hebt u vragen aan Patrick de Vos over metaalbewerking? Stuur ze naar edge@secotools.com.
edge [2·2011]
13