Seria: Dlaczego wiertła zawodzą | Artykuł 6
Słowa kluczowe: wykruszanie się wiertła, pękanie wiertła, uszkodzenie wiertła HSS, wytrzymałość wiertła, jakość obróbki cieplnej wiertła, pękanie wiertła, prostopadłość wiertła
W poprzednim artykule przyjrzeliśmy się, dlaczego twardość (HRC) ma znaczenie dla jakości wierteł HSS – i dlaczego wyższa twardość nie zawsze jest lepsza. Wiertło o wysokiej twardości, ale niewystarczającej wytrzymałości, nie tylko zużywa się szybciej. Zazwyczaj ulega uszkodzeniu w zupełnie inny sposób: poprzez wykruszenie lub pęknięcie, a nie poprzez stopniowe, przewidywalne zużycie.
W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu schematowi awarii. Dlaczego wiertła łamią się lub pękają zamiast zużywać się tak, jak powinny? To jedno z najczęściej pomijanych pytań, gdy kupujący próbują ustalić, co tak naprawdę poszło nie tak — i kto jest odpowiedzialny za naprawę.
Dwa bardzo różne sposoby na awarię wiertła
Awarie wiertła dzielą się na dwie kategorie i wynikają z dwóch różnych procesów mechanicznych.
Normalne zużycie
To jest tryb awarii, który każdy kupujący chce zobaczyć. Ostrze stopniowo się tępi, w miarę jak materiał ściera się równomiernie w trakcie użytkowania. Jest progresywny i przewidywalny — kupujący mogą z grubsza oszacować, jak długo wytrzyma dane narzędzie i odpowiednio zaplanować wymianę narzędzi. Nie ma żadnych niespodzianek.
Odpryski lub pęknięcia
To jest rodzaj awarii, której każdy kupujący chce uniknąć. Niewielki fragment ostrza nagle się odłamuje lub całe wiertło pęka. Nie chodzi tu o zużycie materiału, ale o nagłe uszkodzenie materiału, gdy poddane mu naprężenie przekroczy jego wytrzymałość.
Tego typu awaria zazwyczaj nie daje ostrzeżenia. Wiertło może w jednej chwili ciąć normalnie, a w następnej stać się odpadem – czasami powodując upadek obrabianego przedmiotu.
Zrozumienie tej różnicy jest ważne, ponieważ odpryski i pęknięcia rzadko są spowodowane przez te same czynniki, które przyspieszają normalne zużycie. Należy je diagnozować osobno.
Trzy główne przyczyny odpryskiwania i pękania
1. Wady obróbki cieplnej: wiertło, które jest już kruche
Wytrzymałość wiertła wynika niemal wyłącznie z obróbki cieplnej, a nie z samej stali.
Po hartowaniu stal HSS tworzy strukturę martenzytyczną, która jest bardzo twarda, ale jednocześnie bardzo krucha. Jeśli odpuszczanie jest niewystarczające — lub pominięte, albo źle kontrolowane — wiertło może osiągnąć imponującą twardość, zachowując jednocześnie kruchość stanu po hartowaniu, praktycznie nie absorbując wstrząsów. Wiertło w takim stanie będzie się łuszczyć nawet przy lekkim uderzeniu lub przerywanym skrawaniu.
Podobnym problemem jest słaba kontrola temperatury hartowania. Zbyt wysoka temperatura austenityzacji powoduje pogrubienie struktury ziarna i pozostawia niestabilny austenit szczątkowy w mikrostrukturze. Oba te zjawiska obniżają udarność i zwiększają ryzyko pęknięć, zarówno podczas hartowania, jak i później w trakcie eksploatacji.
Istnieje również jeden rodzaj awarii, którego kupujący często zupełnie nie dostrzegają: wiertło zahartowane do tego samego poziomu od czubka do trzonka.
Prawidłowo obrobione cieplnie wiertło kręte HSS nie charakteryzuje się równomierną twardością na całej długości. Ostrze musi być wystarczająco twarde, aby utrzymać krawędź skrawającą i być odporne na zużycie. Trzpień musi zachować wystarczającą wytrzymałość, aby wytrzymać siłę zacisku i udar skrętny uchwytu. Gdy dostawca hartuje cały korpus do jednego, wysokiego poziomu, może to na pierwszy rzut oka wyglądać jak produkt premium – twardy w każdym miejscu. W praktyce trzpień traci potrzebną wytrzymałość, a wiertło staje się podatne na nagłe, kruche pękanie na trzpieniu pod dużym obciążeniem. To ta sama zasada, o której mówiliśmy w poprzednim artykule, posunięta o krok dalej: wyższa twardość zastosowana w niewłaściwym miejscu nie czyni wiertła lepszym.
2. Warunki cięcia, które powodują przeciążenie krawędzi
Nawet jeśli materiał i obróbka cieplna są w dobrym stanie, sposób użycia wiertła może powodować odpryski. Typowe przyczyny to:
• Cięcie przerywane— gdy wiertło wchodzi w powierzchnię ukośną, otwór poprzeczny lub spoinę lub wychodzi z niej, obciążenie krawędzi skrawającej zostaje chwilowo niezrównoważone, wywołując obciążenie udarowe znacznie przekraczające normalne siły skrawania.
• Zbyt niska prędkość posuwu w przypadku materiałów utwardzanych przez odkuwkę— w przypadku materiałów takich jak stal nierdzewna, zbyt wolny posuw powoduje, że ostrze ociera się o już utwardzoną powierzchnię zamiast wcinać się w świeży materiał poniżej. Kolejne przejście napotyka wówczas materiał twardszy niż samo narzędzie.
• Słabe usuwanie wiórów— wióry, które nie mogą wydostać się z rowków, są ponownie cięte przez krawędź tnącą, co powoduje dodatkowe wstrząsy mechaniczne przy każdym przejściu.
• Niewystarczająca sztywność maszyny lub uchwytu przedmiotu obrabianego— wibracje wielokrotnie uderzają w krawędź tnącą, powodując obciążenia udarowe i przyspieszając lokalne odpryskiwanie.
• Przebicie na tylnej ścianie przedmiotu obrabianego— gdy wiertło zbliża się do pełnego zagłębienia, opór nagle spada, a wiertło może spaść do przodu, powodując gwałtowny wzrost obciążenia krawędzi w najgorszym możliwym momencie.
Żaden z tych warunków nie jest spowodowany materiałem wiertła ani jego obróbką cieplną. Są one spowodowane parametrami i ustawieniami – i powodują wyszczerbienie zarówno sprawnego wiertła, jak i wadliwego.
3. Wiercenie poza osią: gdy wiertło pęka, a nie ulega zużyciu
Trzecim częstym schematem usterek, który często mylony jest z wadą jakościową, jest to, że wiertło nie jest prostopadłe do ciętej powierzchni i ulega wygięciu — a następnie pęknięciu — pod wpływem obciążenia bocznego.
Wiertło kręte to długie, smukłe narzędzie obrotowe. Jego geometria została zaprojektowana tak, aby przenosić osiową siłę skrawania i moment obrotowy, a nie obciążenie zginające. Gdy wiertło nie jest ustawione prostopadle do osi otworu – ponieważ powierzchnia przedmiotu obrabianego jest ustawiona pod kątem, operator trzyma wiertarkę ręczną pod kątem, wrzeciono wiertarki stołowej i przedmiot obrabiany nie są prawidłowo ustawione lub wiertło odchyla się przy wejściu – w efekcie wiertło przenosi jednocześnie zarówno siłę skrawania, jak i siłę zginającą.
Smukły wałek nie nadaje się do przenoszenia tego rodzaju obciążenia bocznego. Nawet wiertło wykonane z solidnego materiału i poddane prawidłowej obróbce cieplnej pęknie, gdy naprężenie zginające przekroczy wytrzymałość jego przekroju. Tego rodzaju uszkodzenia zwykle pojawiają się szybko, z wyraźnym pęknięciem, i częściej występują w przypadku wierteł o mniejszej średnicy i dłuższych – im wyższy stosunek długości do średnicy, tym większy moment zginający wytwarzany przez ten sam niewielki kąt odchylenia i tym słabsza odporność wiertła na ten moment.
Ten przypadek różni się od dwóch pierwszych: nie chodzi tu wcale o kwestię materiału czy procesu, lecz o kwestię geometrii i konfiguracji.
Innymi słowy, nawet najlepsze wiertło na rynku w końcu pęknie, jeśli będzie stale obracane nierówno. Właśnie dlatego doświadczeni operatorzy maszyn zwracają szczególną uwagę na ustawienie i centrowanie – szczególnie w przypadku narzędzi ręcznych, cienkich blach i powierzchni kątowych, gdzie prostopadłość jest łatwa do przeoczenia, ale wpływa na żywotność narzędzia równie bezpośrednio, jak prędkość obrotowa czy posuw.
Jak kupujący mogą stwierdzić, na jaką sprawę zwracają uwagę
Sposób, w jaki wiertło ulega uszkodzeniu, często wskazuje na faktyczne źródło problemu:
•Odkuwanie na nowych wiertłach, przy niezmienionych parametrach cięcia w stosunku do poprzednich— wskazuje to na materiał lub obróbkę cieplną, a nie na nagłą zmianę sposobu użycia wiertła.
•Odpryski pojawiające się tylko w określonych warunkach (przerwane cięcia, głębokie otwory, stal nierdzewna)— wskazuje to na parametry cięcia lub zastosowanie, a nie na samo wiertło.
•Czyste pęknięcie na trzonku, z niewielką widoczną deformacją— warto zastanowić się, czy wiertło nie było hartowane na wskroś, przez co trzonek nie miał odpowiedniej wytrzymałości.
•Wygięte pęknięcie na powierzchniach kątowych, cienkich arkuszach lub źle wyrównanych konfiguracjach— sprawdź prostopadłość i wyrównanie zanim założysz, że wiertło jest uszkodzone.
Te przyczyny są wrzucane do jednego worka, ale leżą na zupełnie innych ścieżkach: problem z materiałem lub obróbką cieplną wymaga rozmowy z dostawcą na temat danych procesowych i weryfikacyjnych; problem z warunkami cięcia wymaga dostosowania parametrów; problem z prostopadłością wymaga sprawdzenia ustawień i osiowania. Wiedza o tym, z którym z nich mamy do czynienia, faktycznie rozwiązuje problem — wymiana nowej partii wierteł nie rozwiąże problemu z ustawieniami, a regulacja prędkości posuwu nie naprawi wady obróbki cieplnej.
O tej serii
Dlaczego wiertła zawodzą to seria artykułów technicznych napisana przez nasz zespół produkcyjny. Każdy artykuł koncentruje się na jednym konkretnym czynniku wpływającym na wydajność wierteł – od surowca po opakowanie. Cel jest prosty: pomóc kupującym zrozumieć, co tak naprawdę kupują i jakie pytania zadać.
Czas publikacji: 29-06-2026