Udfordringerne ved bearbejdning af aluminium
Bilindustrien står over for et stort dilemma. Nye komponenter og teknologier gør bilerne tungere, men miljøproblemerne medfører krav om, at producenterne gør dem lettere. Aluminium er et lettere materiale, der kan løse dette, men det er også vanskeligt at fræse og bearbejde. Her fortæller Eduardo Debone, Global Segment Manager – Automotive hos Sandvik Coromant, hvordan en enkelt fræser kan være løsningen.
Aluminium vil altid blive set som det materiale, der gjorde det muligt for mennesket at flyve. Brugen af aluminium til fly går længere end selv de første fly, for sidst i 1800-tallet fremstillede grev Ferdinand Zeppelin stellet til sine berømte Zeppeliner-luftskibe i aluminium. Aluminium har stadig i dag status som letvægtsmateriale. Eksempelvis gør brugen af aluminium i motorblokke til bilindustrien mulighed for at reducere bilens vægt markant og forbedre dens brændstoføkonomi.
Et andet eksempel er transmissionssystemet, der i en europæisk personbil normalt indeholder omkring 80 kg aluminium, og det vil sige, at der naturligvis er fokus på netop disse dele – motor og gearkasse – i arbejdet med letvægtsløsninger. Efterhånden som aluminium bliver det foretrukne metal, har maskinproducenterne brug for applikationstilpassede værktøjsløsninger, der kan gøre aluminiummet til et mere føjeligt arbejdsmateriale.
Komponenternes kompleksitet
Motorblokken er den primære struktur i en bilmotor. Den indeholder flere forskellige bevægelige dele, der tilsammen genererer de kræfter, der bevæger bilen fremad. I mange år er motorblokken blevet produceret af støbejernslegeringer, men i vore dages personbiler består i højere grad af aluminiumslegeringer for at spare vægt.
Fremstilling af motorblokke kræver det største antal maskiner i bilindustrien, og der anvendes processer, der ofte er komplekse og kræver snævre tolerancer. Skrub- og sletbearbejdning af kritiske og komplekse bildele som motorblokke er en dyr og tidskrævende proces. Det kræver flere forskellige værktøjer, og det betyder øget opspænding og mere kølevæske for at reducere varmen på grund af den større friktion.
En motors topstykke er også en vigtig komponent, der er ofte fremstillet af aluminium. Topstykket, der transporterer luft og brændstof ind i forbrændingskammeret, sidder øverst på motorblokken og indeholder flere komponenter som ventiler, tændrør og brændstofindsprøjtningen. Lige som motorblokken kræver topstykket også kompliceret bearbejdning af høj kvalitet.
Aluminium er nok lettere end støbejern, men det er også langt blødere. Derfor er finish af dårlig kvalitet, grater og uregelmæssigt værktøjsslid ofte almindeligt forekommende. Så hvordan kan bilproducenter løse disse problemer og opnå kortere cyklustider, bedre overfladefinish og større besparelser?
En løsning med ét overløb
Som specialist inden for metalbearbejdning har Sandvik Coromant konstateret, at innovation kræver enkelhed. Ved at implementere en enkel løsning i stedet for flere værktøjer til planfræsning kan producenterne løse mange af problemerne ved bearbejdning af aluminium. En alt-i-en-fræser kan klare både skrub- og sletfræsning med et enkelt værktøj, og det reducerer belastningen af aluminiummet, og det er med til at give resultater af højere kvalitet.
Sandvik Coromants løsninger til bearbejdning af aluminium omfatter flere enestående og patenteret fræserdesign, der giver problemfri, præcis og gratfri fræsning. De omfatter vores M5C90 aluminiumfræser fra M5-serien, der er designet til skrub- og sletplanfræsning af topstykker, motorblokke og komponenter helt i aluminium med bredt fræserindgreb samt tyndvæggede dele. Værktøjet kan køre hele processen, lige fra skrub- til sletfræsning, i ét overløb.
Det er afgørende, at værktøjet udføre skrub- og sletfræsning i ét overløb og ofte med en aksial dybde på helt op til seks millimeter (mm). Vi har set, at det kan give helt op til femdobbelt værktøjslevetid og reducere cyklustiden med 200 procent.
En væsentlig detalje ved M5-fræserserien er trinteknologien. En række præcise og holdbare PCD-skær i polykrystallinsk diamant er placeret i en cirkulær konfiguration for progressivt at fjerne lidt mere materiale fra emnet, både aksialt og radialt. Et enkelt skær på værktøjet er desuden i wiperdesign, der giver flot overfladefinish og planhed. De fast placerede skær samt wiperskæret fjerner også behovet for komplekse og tidskrævende forindstillinger. Det kræver godt nok flere værktøjer at afslutte bearbejdningen af en bildel i aluminium, men denne multi-løsning fjerner meget af problematikken ved at bearbejde aluminium.
Som led i bilindustriens konstante søgen efter mere miljøvenlige løsninger er valget af de rette materialer afgørende for at gøre køretøjerne lettere. Samtidig giver den enklere bearbejdning med værktøjer som f.eks. M5C90-aluminiumfræseren producenterne en metode til at løse problemerne med og reducere kompleksiteten ved bearbejdning af aluminium. Så nu kan aluminium måske indtage sin retmæssige plads som løsningen på bilindustriens vægtdilemma.
