Części metalowe rzadko opuszczają proces obróbki w idealnym stanie.

Po wierceniu, frezowaniu, cięciu laserem, wykrawaniu lub spawaniu na powierzchni pozostają niewielkie wypukłe krawędzie. Krawędzie te nazywane są zadziorami. Niektóre są ledwo widoczne. Inne są wystarczająco ostre, aby przeciąć rękawice, zakłócać montaż, uszkadzać uszczelki lub skracać żywotność elementu.

W przypadku produkcji-na dużą skalę zadziory nie są jedynie problemem kosmetycznym. Mały wewnętrzny zadzior wewnątrz korpusu zaworu hydraulicznego może ograniczyć przepływ. Ostra krawędź elementu medycznego może nie przejść kontroli. Zadziory pozostawione na półkach akumulatorów lub obudowach elektrycznych mogą po miesiącach powodować zużycie i problemy z wibracjami.

Dlatego gratowanie ma znaczenie.

W tym artykule omówiono pięć najczęściej stosowanych metod gratowania, miejsca, w których się sprawdzają, gdzie zawodzą oraz w jaki sposób producenci zwykle wybierają między nimi.

Co to jest gratowanie i dlaczego ma znaczenie?

Gratowanie to proces usuwania niechcianych wypukłych krawędzi, ostrych występów lub resztek materiału pozostałego po obróbce lub wytwarzaniu.

Zadziory te powstają podczas:

• Obróbka CNC
• Wiercenie
• Przemiał
• Cięcie laserowe
• Cięcie plazmowe
• Wbijanie
• Spawalniczy
• Cechowanie

Większość zadziorów pojawia się w miejscu wejścia lub wyjścia narzędzia tnącego z materiału. Miękkie metale, takie jak aluminium, często odkształcają się i rozmazują. Twardsze stopy mają tendencję do pękania i pozostawiania ostrych krawędzi.

Typowe problemy powodowane przez zadziory

Zadziory o wysokości zaledwie kilku dziesiątych milimetra mogą nadal powodować problemy produkcyjne.

Typowe przykłady obejmują:

• O-pierścienie uszkodzone podczas montażu
• Uszkodzenia powłoki proszkowej wzdłuż ostrych krawędzi
• Zużycie łożysk spowodowane luźnymi fragmentami metali
• Zwarcia elektryczne wewnątrz obudów
• Słabe dopasowanie pomiędzy współpracującymi elementami
• Obrażenia operatora podczas obsługi

W produkcji samochodów zadziory wewnątrz korpusów zaworów skrzyni biegów mogą wpływać na konsystencję przepływu oleju. W produkcji elektroniki nawet drobne fragmenty metalu mogą zanieczyścić wrażliwe podzespoły.

Im mniejsza jest tolerancja części, tym bardziej niebezpieczne stają się zadziory.

Co powoduje zadziory podczas produkcji?

Różne procesy produkcyjne powodują różne właściwości zadziorów.

Zużycie narzędzia również ma znaczenie.

Tępe narzędzie tnące powoduje większe tarcie i deformację, co zwykle oznacza większe zadziory i bardziej szorstkie krawędzie. Posuw i prędkość skrawania również wpływają na powstawanie zadziorów. Szybciej nie zawsze oznacza czyściej.

Typowe typy zadziorów i ich wpływ na wybór metody

Nie wszystkie żarna zachowują się w ten sam sposób.

Niektóre łatwo się odrywają. Inne pozostają ściśle przymocowane do przedmiotu obrabianego i wymagają agresywnych metod usuwania.

Zadziory krawędziowe, zadziory w otworach i zadziory wewnętrzne

Są to najczęstsze rodzaje zadziorów w produkcji przemysłowej.

Zadziory krawędziowe

Występuje wzdłuż krawędzi ciętych po frezowaniu, ścinaniu lub tłoczeniu.

Zazwyczaj łatwe do usunięcia mechanicznego.

Zadziory dziurowe

Pojawiają się wokół wywierconych lub dziurkowanych otworów.

Powszechnie stosowane w produkcji blach i obróbce CNC.

Wewnętrzne zadziory

Znajdują się wewnątrz kanałów, otworów poprzecznych lub wewnętrznych przejść.

Są one znacznie trudniejsze do usunięcia, ponieważ dostęp fizyczny jest ograniczony.

Gratowanie termiczne i gratowanie elektrochemiczne są często wybierane specjalnie do usuwania zadziorów wewnętrznych.

Zadziory spawalnicze, gorące zadziory i zadziory piórkowe

Zadziory spawalnicze

Powstaje w wyniku nadmiaru materiału podczas spawania.

Często nieregularne i trudne do równomiernego usunięcia.

Gorące zadziory

Typowe dla cięcia laserowego i cięcia plazmowego ze względu na krzepnięcie stopionego metalu.

Zadziory z piór

Cienkie, ostre występy powstałe na skutek ścinania lub deformacji miękkiego materiału.

Są one powszechne w obróbce aluminium i cienkich-materiałach.

Rodzaj zadziorów często determinuje proces, zanim zrobi to materiał.

Wyjaśniono 5 najlepszych metod gratowania

1. Ręczne gratowanie

Ręczne gratowanie jest nadal szeroko stosowane, ponieważ jest tanie w rozpoczęciu i elastyczne w przypadku małych serii produkcyjnych.

Operatorzy korzystają z narzędzi ręcznych, takich jak:

• Akta
• Skrobaki
• Podkładki ścierne
• Ostrza obrotowe
• Koła szlifierskie

Ten proces sprawdza się dobrze w przypadku prototypów, prac naprawczych lub produkcji-na małą skalę, gdzie automatyzacja nie jest uzasadniona.

Doświadczony operator może selektywnie usuwać zadziory bez wpływu na resztę części.

To jest zaleta.

Minusem jest konsystencja.

Dwóch operatorów rzadko osiąga identyczne wyniki podczas długich zmian produkcyjnych. Ręczne gratowanie również staje się drogie, gdy zwiększa się liczba godzin pracy.

Fabryka produkująca 5000 obrobionych obudów aluminiowych dziennie nie może długo polegać na ręcznym gratowaniu.

Najlepsze dla

• Obróbka prototypów
• Produkcja małoseryjna
• Proste geometrie
• Miejscowe usuwanie zadziorów

Główne ograniczenia

• Pracochłonne
• Trudno ujednolicić
• Niższa prędkość produkcji
• Jakość-zależna od operatora

2. Gratowanie mechaniczne

Gratowanie mechaniczne jest najczęstszym rozwiązaniem w produkcji przemysłowej.

Ta kategoria obejmuje:

• Wykończenie wibracyjne
• Koziołkujący
• Systemy pasów ściernych
• Szczotkowanie obrotowe
• Automatyczne maszyny do zaokrąglania krawędzi

Cel jest prosty: szybko i konsekwentnie usuwać zadziory na dużą skalę.

W przypadku produkcji blach systemy do gratowania z szeroką taśmą mogą przetwarzać setki-laserowo wycinanych części na godzinę. W produkcji motoryzacyjnej zrobotyzowane systemy szczotkowania są często integrowane bezpośrednio z zautomatyzowanymi gniazdami produkcyjnymi.

Mechaniczne gratowanie jest efektywne, ponieważ dobrze się skaluje.

Jednak nadal jest to proces ścierny.

To ma znaczenie.

Agresywne media ścierne mogą zaokrąglać krawędzie, zmieniać wymiary lub uszkadzać powłoki. Cienkie części aluminiowe mogą wypaczyć się pod nadmiernym ciśnieniem. Delikatne powierzchnie obrobione mogą utracić tolerancję.

W przypadku części konstrukcyjnych jest to zwykle dopuszczalne.

W przypadku precyzyjnych powierzchni uszczelniających lub elementów optycznych może tak nie być.

Najlepsze dla

• Produkcja-na dużą skalę
• Produkcja stali i aluminium
• Blacha wycinana laserowo-
• Zautomatyzowane linie produkcyjne

Główne ograniczenia

• Zużycie ścierne na powierzchniach
• Konsumpcja mediów
• Wytwarzanie pyłu
• Możliwe zmiany wymiarowe

3. Gratowanie termiczne

Gratowanie termiczne usuwa zadziory poprzez kontrolowany proces spalania w zamkniętej komorze.

Wokół przedmiotu obrabianego zapala się mieszanina tlenu i gazu palnego. Zadziory wypalają się niemal natychmiast, ponieważ mają znacznie mniejszą masę niż materiał podstawowy.

Proces trwa zwykle milisekundy.

Gratowanie termiczne sprawdza się szczególnie dobrze w przypadku:

• Krzyżowe-wywiercone otwory
• Przejścia wewnętrzne
• Odlewy złożone
• Elementy hydrauliczne

Są to obszary, do których nie można łatwo dotrzeć narzędziami mechanicznymi.

Typowym przykładem są bloki zaworów samochodowych z przecinającymi się kanałami olejowymi. Ręczne usuwanie wewnętrznych zadziorów byłoby prawie niemożliwe na skalę produkcyjną.

Gratowanie termiczne szybko rozwiązuje ten problem.

Proces ten wiąże się z kompromisami.

Koszt sprzętu jest wysoki. Może wystąpić utlenianie powierzchniowe. Niektóre materiały nie są odpowiednie ze względu na wrażliwość na ciepło.

Najlepsze dla

• Wewnętrzne zadziory
• Trudno-dostępne-geometrie
• Gratowanie-wielu powierzchni

Główne ograniczenia

• Wysoki koszt kapitału
• Utlenianie-związane z ciepłem
• Ograniczona kompatybilność materiałowa

4. Gratowanie elektrochemiczne

Gratowanie elektrochemiczne wykorzystuje kontrolowaną elektrolizę do rozpuszczania zadziorów z przewodzących powierzchni metalowych.

Zadzior staje się docelowym obszarem rozpuszczania anodowego, podczas gdy główny przedmiot obrabiany pozostaje w większości nienaruszony.

Proces ten jest niezwykle precyzyjny.

Jest powszechnie stosowany w:

• Komponenty lotnicze
• Urządzenia medyczne
• Układy wtrysku paliwa
• Części turbin

Gratowanie elektrochemiczne jest często wybierane, gdy usuwanie zadziorów musi odbywać się bez naprężeń mechanicznych.

Na przykład drobne zadziory wewnątrz narzędzi chirurgicznych lub dysz paliwowych mogą być niemożliwe do bezpiecznego usunięcia metodami ściernymi.

Proces ten jest w dużym stopniu kontrolowalny, ale nie jest prosty.

Obsługa elektrolitu, projektowanie narzędzi i monitorowanie procesów wymagają doświadczenia. Zarządzanie odpadami chemicznymi również zwiększa złożoność operacyjną.

Najlepsze dla

• Precyzyjne komponenty
• Części o wąskiej tolerancji
• Trudne geometrie wewnętrzne

Główne ograniczenia

• Wymagania dotyczące utylizacji elektrolitu
• Większa złożoność procesu
• Ograniczone do materiałów przewodzących

5. Gratowanie suchym lodem / czyszczenie CO₂

Gratowanie suchym lodemwykorzystuje sprężone powietrze do przyspieszania cząstek suchego lodu w kierunku powierzchni przedmiotu obrabianego.

Kiedy cząstki uderzają w warstwę zadziorów lub zanieczyszczeń, niemal jednocześnie zachodzą trzy rzeczy:

• Szok termiczny spowodowany suchym lodem -78,5 stopnia
• Uderzenie mechaniczne
• Szybka ekspansja sublimacyjna CO₂

Suchy lód przekształca się bezpośrednio ze stanu stałego w gazowy. Nie pozostaje żaden płyn.

To całkowicie zmienia proces w porównaniu do obróbki strumieniowo-ściernej.

Nie ma piasku, resztek kulek szklanych ani dodatkowego oczyszczania mediów.

W przypadku produkcji precyzyjnej ma to większe znaczenie, niż wielu osobom się wydaje.

Na przykład podczas konserwacji form obróbka strumieniowo-ścierna może stopniowo zużywać teksturowane powierzchnie formy i zmniejszać spójność wymiarową. Pozwala to uniknąć czyszczenia suchym lodem, ponieważ proces ten nie powoduje-abrazii w normalnych warunkach pracy.

To samo dotyczy:

• Produkcja elektroniki
• Komponenty medyczne
• Formy gumowe
• Oprzyrządowanie kompozytowe
• Precyzyjne części aluminiowe

Kolejną zaletą jest możliwość czyszczenia online.

W wielu fabrykach czyszczenie suchym lodem umożliwia czyszczenie sprzętu bez demontażu i schładzania. Producenci form do opon, zakłady spożywcze i zakłady formowania wtryskowego często korzystają z systemów suchego lodu specjalnie w celu skrócenia przestojów.

Konwencjonalny cykl czyszczenia formy, który trwa kilka godzin po schłodzeniu i demontażu, można czasami skrócić do mniej niż 30 minut w przypadku wbudowanego czyszczenia suchym lodem.

Gratowanie suchym lodem nie jest najlepszym wyborem do usuwania bardzo ciężkich zadziorów z grubych elementów stalowych.

Jednak w przypadku precyzyjnych powierzchni, produkcji-wrażliwej na pozostałości i delikatnych geometrii rozwiązuje problemy, które często stwarzają systemy ścierne.

Najlepsze dla

• Precyzyjne powierzchnie
• Czyszczenie pleśni
• Wrażliwe zespoły
• Produkcja-o niskiej zawartości pozostałości
• Aplikacje związane z pomieszczeniami czystymi-

Główne ograniczenia

• Wymaga infrastruktury sprężonego powietrza
• Mniej skuteczny w przypadku bardzo ciężkich zadziorów
• Wymagane zarządzanie dostawą suchego lodu

Tabela porównawcza metod gratowania

Porównanie według precyzji, szybkości, kosztów i automatyzacji

Porównanie według pozostałości, odpadów i uszkodzeń powierzchni

Fabryki coraz częściej zwracają uwagę na odpady wtórne, a nie tylko na prędkość usuwania zadziorów.

Ta zmiana popycha większą liczbę producentów w stronę procesów wykańczania-o niskiej zawartości pozostałości.

Jak wybrać właściwą metodę gratowania

Wybór procesu gratowania to zazwyczaj równowaga pomiędzy precyzją, wydajnością i kosztami operacyjnymi.

Żaden pojedynczy wykres nie rozwiązuje każdego przypadku. Ale te czynniki szybko zawężają decyzję.

Wybierz według rodzaju materiału

Miękkie części aluminiowe łatwo się odkształcają.

Agresywne gratowanie mechaniczne może spowodować nadmierne zaokrąglenie krawędzi lub uszkodzenie powierzchni kosmetycznych.

Stale twarde lepiej znoszą procesy ścierne.

Elementy z tworzyw sztucznych i gumy często wymagają procesów o niskim-uderzeniu lub kriogenicznych-.

Wybierz według rozmiaru i lokalizacji zadziorów

Duże odsłonięte zadziory można zazwyczaj łatwo usunąć mechanicznie.

Małe zadziory wewnętrzne nie są.

Otwory poprzeczne, kanały zaworów i głębokie wgłębienia często wymagają podejścia termicznego, elektrochemicznego lub opartego na-suchym lodzie.

Wybierz według geometrii części i wymagań dotyczących tolerancji

Złożone geometrie zmieniają wszystko.

Płaski wspornik stalowy jest prosty.

Implant medyczny z kanałami wewnętrznymi taki nie jest.

W przypadku komponentów o wąskiej-tolerancji metody nie-abrazyjne lub metody o niskim-uderzeniu zwykle zmniejszają liczbę odrzuceń.

Wybierz według wielkości produkcji i potrzeb w zakresie automatyzacji

W dużych-fabrykach bardziej liczy się spójność niż indywidualne umiejętności operatora.

Właśnie dlatego zautomatyzowane systemy gratowania dominują w branży motoryzacyjnej, lotniczej i elektronicznej.

Zrobotyzowane stanowiska do gratowania, wbudowane systemy szczotkowania i zautomatyzowane systemy do wydmuchiwania suchego lodu stają się coraz bardziej powszechne, ponieważ zmienność pracy jest kosztowna.

Kiedy gratowanie suchym lodem jest lepszym wyborem?

Gratowanie suchym lodem nie zastępuje każdego procesu gratowania.

Staje się to cenne, gdy tradycyjne metody ścierne wprowadzają nowe problemy.

Do precyzyjnych części, które nie mogą zostać zarysowane ani zdeformowane

Ścieranie mechaniczne polega na usuwaniu materiału poprzez kontakt.

To jest dobre dla stali konstrukcyjnej.

Staje się to ryzykowne dla:

• Formy precyzyjne
• Obudowy optyczne
• Elektronika
• Komponenty medyczne
• Cienkie części aluminiowe

Czyszczenie suchym lodem pozwala uniknąć zużycia ściernego, jednocześnie usuwając zanieczyszczenia powierzchni i lekkie zadziory.

Do zastosowań, które nie wymagają pozostałości mediów wtórnych

Jest to jedna z największych zalet piaskowania CO₂.

Kulki szklane, piasek lub tworzywa sztuczne często wymagają później dodatkowego czyszczenia.

Suchy lód sublimuje całkowicie.

Pozostaje tylko usunięte zanieczyszczenie.

Jest to szczególnie przydatne w:

• Produkcja żywności
• Montaż elektroniki
• Czyste środowiska produkcyjne
• Produkcja wyrobów medycznych

Do skomplikowanych powierzchni, form i-trudno dostępnych-miejsc

Tekstury formy, kanały chłodzące, narożniki i wgłębienia są trudne do równomiernego oczyszczenia przy użyciu narzędzi mechanicznych.

Cząsteczki suchego lodu mogą dotrzeć do tych obszarów bez konieczności demontażu urządzenia.

Jest to jeden z powodów, dla których czyszczenie suchym lodem stało się powszechnie stosowane w operacjach konserwacji form opon i formowania wtryskowego.

Czysta produkcja o niskiej-odpadach

Czyszczenie chemiczne wiąże się z koniecznością utylizacji.

Oczyszczanie strumieniowo-ścierne powoduje powstawanie odpadów medialnych.

Czyszczenie wodą stwarza ryzyko wysuszenia i korozji.

Wydmuchiwanie suchego lodu pozwala uniknąć większości tych problemów, ponieważ CO₂ sublimuje bezpośrednio do gazu.

Redukcja ilości odpadów wtórnych staje się coraz ważniejsza w nowoczesnych środowiskach produkcyjnych.

Gratowanie vs. fazowanie vs. polerowanie

Procesy te są często mylone, ale rozwiązują różne problemy.

Gratowanie usuwa wady.

Fazowanie celowo zmienia kształt krawędzi.

Polerowanie poprawia teksturę powierzchni.

Część obrobiona może wymagać wszystkich trzech procesów, w zależności od zastosowania.

Typowe błędy przy wyborze procesu gratowania

Najczęstszym błędem jest kierowanie się wyłącznie ceną maszyny.

To zwykle ignoruje:

• Koszt pracy
• Wskaźnik złomu
• Przestój
• Oczyszczanie wtórne
• Uszkodzenia powierzchni
• Odpady eksploatacyjne

Tani proces ścierny może stać się kosztowny, jeśli powoduje uszkodzenia powłoki lub uszkodzenia precyzyjnych powierzchni.

Innym częstym błędem jest ignorowanie lokalizacji zadziorów.

Zadziory zewnętrzne są stosunkowo łatwe. Zadziory wewnętrzne w kanałach hydraulicznych czy otworach gwintowanych to zupełnie inny problem inżynierski.

Wybór procesu powinien wynikać z rzeczywistego ryzyka niepowodzenia, a nie przyzwyczajenia.

Często zadawane pytania

Jaka jest najczęstsza metoda gratowania?

Gratowanie mechaniczne jest najpowszechniejsze, ponieważ dobrze skaluje się w produkcji przemysłowej i działa na wielu typach materiałów.

Która metoda gratowania jest najlepsza w przypadku części precyzyjnych?

Gratowanie elektrochemiczne i gratowanie suchym lodem jest często preferowane w przypadku delikatnych lub{0}}precyzyjnych komponentów, ponieważ minimalizują one uszkodzenia mechaniczne.

Która metoda gratowania jest najlepsza w przypadku otworów wewnętrznych?

Gratowanie termiczne i gratowanie elektrochemiczne są powszechnie stosowane w przypadku kanałów wewnętrznych i otworów-wierconych krzyżowo.

Czy czyszczenie suchym lodem jest materiałem ściernym?

W standardowych warunkach pracy wydmuchiwanie suchego lodu jest uważane za nie-ścierne, ponieważ cząstki suchego lodu są bardziej miękkie niż większość podłoży przemysłowych i sublimują pod wpływem uderzenia.

Czy gratowanie suchym lodem pozostawia osad?

Nie pozostają żadne pozostałości środka ściernego, ponieważ suchy lód przekształca się bezpośrednio w gaz. Do zebrania pozostają jedynie usunięte zanieczyszczenia lub cząstki zadziorów.

Czy gratowanie można zautomatyzować?

Tak. Mechaniczne, zrobotyzowane, termiczne i systemy gratowania suchym lodem są powszechnie integrowane z zautomatyzowanymi liniami produkcyjnymi.

Wniosek: wybór właściwej metody gratowania

Najlepsza metoda gratowania zależy od części, a nie od trendu.

Duże konstrukcje stalowe i proste komponenty często korzystają z systemów mechanicznych, ponieważ prędkość ma największe znaczenie. Precyzyjne części, wrażliwe powierzchnie i środowiska-z kontrolą pozostałości zwykle wymagają innego podejścia.

W miarę jak zawężają się tolerancje produkcyjne, a środowiska produkcyjne stają się czystsze, procesy o niskim-uszkodzeniu i{1}}resztkach stają się coraz cenniejsze niż agresywne usuwanie materiału.

Jeśli Twoja linia produkcyjna obejmuje formy precyzyjne, elektronikę, komponenty medyczne, narzędzia gumowe lub wrażliwe części obrabiane, warto rozważyć gratowanie suchym lodem i strumieniowanie CO₂. YJCO2 zaopatrzenieczyszczenie suchym lodemmaszynaoraz systemy do produkcji suchego lodu dla producentów przemysłowych, którzy chcą ograniczyć pozostałości, przestoje i uszkodzenia powierzchni podczas operacji czyszczenia i gratowania.