Недавно проведённое компанией OpenText исследование выявило, что 92% производителей считают социальную ответственность корпораций (CSR) важным фактором их репутации на рынке. Хотя при точении стали естественным образом появляются отходы, производители могут повысить экологичность без ущерба для надёжности обработки – даже перед лицом беспрецедентных проблем, связанных с пандемией COVID-19. Рольф Улофссон, менеджер по продукции компании Sandvik Coromant, мирового лидера в области решений для металлообработки, рассказывает о новом подходе к точению стали.

​​​​​​​​​​​​​Согласно 17 общемировым целям устойчивого развития, поставленным Организацией Объединённых Наций (ООН), от производителей ожидают минимизации вредных воздействий на экологию, и при этом не только посредством сокращения энергопотребления. Хотя социальная ответственность важна для корпораций, по оценкам Sandvik Coromant доля отходов металообработки составляет от 10 до 30%, а эффективность обработки не достигает и 50%, сюда входят этапы проектирования, планирования и собственно обработки.

Так что же делать производителям? ООН рекомендует два основных пути, учитывающих такие факторы, как рост населения, ограниченность ресурсов и линейная экономика. Первый путь – решить эти проблемы с помощью технологий. Часто упоминаются идеи Индустрии 4.0 – киберфизические системы, системы управления большими данными и Интернет вещей (IoT) как средства оптимизации для предприятий, стремящихся сократить долю отходов.

Однако здесь не учитывается тот факт, что большинству производителей всё ещё предстоит задействовать в точении стали современные, оснащённые датчиками станки.

Многие компании осознают важность правильного выбора сплава пластины для повышения эффективности и производительности точения стали и влияние этого выбора на характеристики обработки и стойкость инструмента. Однако многие не рассматривают инструментальную концепцию в целом: от современных режущих пластин и державок до легко внедряемых цифровых решений. Каждый из этих факторов может помочь сделать точение стали более экологичным за счёт снижения энергопотребления и минимизации отходов.​

 

Снижение скорости резания

При точении стали предприятия сталкиваются с рядом непростых задач. К ним относятся увеличение числа деталей на кромку одной пластины, повышение скорости съёма металла, сокращение длительности обработки, оптимизация уровня складских запасов и, конечно же, минимизация отходов материала.

А можно ли решить все эти проблемы и при этом повысить экологичность? Один из путей снижения энергопотребления – уменьшение скорости резания. Предприятия могут сохранить уровень производительности за счёт пропорционального повышения подачи и глубины резания. В дополнение к энергосбережению это также повышает долговечность инструмента. По оценкам Sandvik Coromant, увеличение стойкости инструмента в среднем на 25% в сочетании с надёжными и прогнозируемыми характеристиками обработки при точении стали может свести к минимуму отходы материала как заготовки, так и режущей пластины.

Добиться этого помогает правильный выбор сплава пластины. Именно поэтому Sandvik Coromant расширил свой ассортимент парой новых твёрдых сплавов для точения стали – GC4415 и GC4425. GC4425 повышает износостойкость, термостойкость и прочность, а GC4415 дополняет GC4425, когда требуется ещё большая термостойкость и производительность.

Важно, что оба сплава можно использовать с такими труднообрабатываемыми материалами, как инконель и нелегированная нержавеющая сталь ISO-P. Грамотно выбранный сплав поможет обработать большее число деталей при массовом и/или крупносерийном производстве.

Сплав GC4425 обеспечивает крайне высокую надёжность обработки благодаря своей способности сохранять целостность режущей кромки. Поскольку пластина может обработать больше деталей одной кромкой, то на обработку того же количества деталей расходуется меньше твёрдого сплава. Кроме того, режущие пластины со стабильными и прогнозируемыми характеристиками предотвращают повреждение заготовок, что сводит к минимуму отходы обрабатываемого материала. Оба преимущества сокращают долю производственного брака.

Кроме того, у обоих сплавов, GC4425 и GC4415, основа и покрытие пластины лучше выдерживают высокие температуры. Это уменьшает эффект, вызывающий чрезмерный износ. В результате материал очень хорошо сохраняет режущую кромку при высоких температурах.

Однако производителям следует также рассматривать вариант обработки с подачей смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). При использовании инструмента с верхним и нижним подводом СОЖ на некоторых операциях может быть полезно отключение верхнего подвода СОЖ. Основными функциями СОЖ являются эвакуация стружки, охлаждение и смазывание поверхности контакта инструмента и заготовки.

Корректное применение СОЖ повышает надёжность обработки, производительность инструмента и качество деталей. Использование державок с внутренним подводом СОЖ также может повысить стойкость инструмента.​

 

Заглянем внутрь

У пластин в сплавах GC4425 и GC4415 имеется слой текстурированного покрытия (Al2O3), наносимого по технологии Inveio® второго поколения посредством химического осаждения из паровой фазы (CVD). При изучении покрытия Inveio® на микроскопическом уровне выясняется, что поверхность материала характеризуется однонаправленной ориентацией кристаллов оксида алюминия. Кроме того, ориентация кристаллов значительно оптимизирована в технологии Inveio® второго поколения. При использовании технологии Inveio® нового поколения все кристаллы в покрытии из оксида алюминия становятся ещё более ориентированными в одном направлении, создавая мощный барьер к зоне резания.

Inveio® обеспечивает высокую износостойкость и долговечность инструмента. С более долговечными инструментами, разумеется, проще снизить себестоимость деталей. Кроме того, твердосплавная основа содержит высокий процент восстановленного твёрдого сплава, что делает эти сплавы одними из самых экологичных.

Чтобы проверить это, заказчики Sandvik Coromant подвергли пластину в сплаве GC4425 предпродажным испытаниям. В том числе на машиностроительном предприятии, где для изготовления прижимных роликов применялись как пластины конкурента, так и пластины GC4425. Материал ISO-P был подвергнут непрерывной наружной осевой и получистовой обработке со скоростью (Vc) 200 м/мин, подачей (Fn) 0,4 мм/об и глубиной (Ap) 4 мм.

Производители измеряют стойкость инструмента количеством обработанных деталей. В то время как пластина конкурента обработала 12 деталей до износа из-за пластической деформации, пластина Sandvik Coromant изготовила 18 деталей, отработав на 50% дольше при стабильном и прогнозируемом износе.

Этот пример показывает, каких преимуществ можно добиться при грамотном соединении нужных элементов обработки и как рекомендации по инструменту и режимам резания первого выбора от проверенного партнёра, такого как Sandvik Coromant, могут помочь обеспечить высокую надёжность обработки и сократить время на поиск нужных инструментов. Помочь предприятиям оценить лучшие токарные пластины и сплавы в плане удовлетворения их потребностей также могут популярные онлайн-инструменты, например CoroPlus® Tool Guide.

Для мониторинга и контроля процессов Sandvik Coromant разработал систему CoroPlus® Process Control, отслеживающую процесс обработки в режиме реального времени и реагирующую на определённые ситуации в соответствии с запрограммированными протоколами – например, путём остановки станка или замены изношенного инструмента.

 

Идеальный круг

Это приводит нас ко второй рекомендации ООН по повышению экологичности инструментов: переход к циркулярной экономике (экономике замкнутого цикла) превращает отходы в повторно используемое сырьё. Становится всё очевиднее, что циркулярная экономика может быть одновременно и экологичной, и рентабельной.

Сюда относится и восстановление цельнотвердосплавных инструментов – в итоге мы все выиграем, если изношенный инструмент не попадёт на свалку. В пластинах GC4415 и GC4425 содержится значительная доля переработанного твёрдого сплава. Для изготовления новых инструментов из утилизированных твердосплавных инструментов требуется на 70% меньше энергии, чем для изготовления из обычного сырья, и это также означает снижение выбросов углекислого газа на 40%.

Sandvik Coromant предлагает своим заказчикам по всему миру программу переработки твёрдого сплава. Компания выкупает у своих заказчиков изношенные пластины и осевые инструменты, независимо от их происхождения. Переработка действительно необходима – ведь в долгосрочной перспективе запасы сырья ограничены. К примеру, запасы вольфрама оцениваются в 7 миллионов тонн, их хватит примерно на 100 лет. Инициатива по переработке вывела Sandvik Coromant на показатель цикличности в 80% – через программу выкупа твердосплавного лома.

Несмотря на нынешнюю неопределённость рынка, предприятия не могут забыть о других своих обязательствах, в том числе и о социальной ответственности корпорации. К счастью, с новым подходом к инструментальной оснастке и с нужными твердосплавными пластинами производители могут повысить свою экологичность без ущерба для надёжности обработки – ещё эффективнее решая проблемы, созданные пандемией COVID-19.

Источник