Špirálový vrták do dreva: kedy zvoliť HSS a kedy CrV?

Vŕtanie do dreva nám väčšinou nerobí vrásky na čele. Sú však prípady, kedy nám vedomosti o vlastnostiach dvoch základných druhov ocelí, z ktorých sa špirálové vrtáky do dreva vyrábajú, pomôžu zorientovať sa pri ich výbere.

Kedysi som veľa času trávil v otcovej dielni a v jeho garáži. Dodnes si pamätám, ako vznešene na mňa pôsobil nápis „Chrome Vanadium“ na jeho starých vidlicových kľúčoch. Ešte aj dnes mi tento výraz znie akosi profesionálnejšie v porovnaní s HSS, aj keď – ako sa dozvieme ďalej – má vrták HSS oproti CrV jasne navrch...

Špirálové vrtáky do dreva sa vyrábajú väčšinou z chróm-vanádovej ocele a výnimočne z ocele HSS. Témou tohto článku je vysvetlenie rozdielu medzi nimi. Hneď na začiatku si v krátkom videu pozrite, čo sa deje na výstupnej strane otvoru pri vŕtaní do mäkkého dreva.

CrV (alebo Cr-V) je označenie pre chróm-vanádovú oceľ (angl. Chrome Vanadium). Už z názvu vyplýva, že táto oceľ – presnejšie zliatina – je obohatená (okrem iného) o chróm (Cr) a vanád (V).

Obr. 1. CrV špirálový vrták do dreva

Oba hlavné legujúce prvky zlepšujú jej vlastnosti: kaliteľnosť, odolnosť voči opotrebovaniu, oxidácii, korózii a pod. Iste, vlastnosti konečného produktu sú veľmi závislé nielen od presného percentuálneho zastúpenia jednotlivých prvkov, ale aj od samotného procesu spracovania a výroby konečnej zliatiny – vstupnej suroviny na výrobu nástrojov. Preto je jasné, že nie je CrV ako CrV...

Ide o oceľ používanú hlavne pri výrobe ručných mechanických náradí, napríklad skrutkovačov, klieští, vidlicových alebo nástrčných kľúčov... a niekedy aj pri výrobe nástrojov do elektrických ručných náradí, napríklad vrtákov alebo pílových listov pre vŕtanie alebo pílenie obrobkov z dreva. Príkladom je špirálový vrták HERMAN DW-10 Classic vyrobený z chróm-vanádovej ocele (obr. 1).

HSS je skratka pre rýchloreznú oceľ (angl. High-Speed Steel). Ide o špeciálnu oceľ odolávajúcu vysokým teplotám, čo umožňuje jej použitie pri vyšších pracovných rýchlostiach bez straty ostria. Má vysokú pevnosť, tvrdosť a odolnosť voči opotrebeniu – to sú zase veľmi žiadúce vlastnosti pre všetky rezné a obrábacie nástroje. Aj táto oceľ je legovaná rôznymi prvkami a je medzi nimi aj chróm aj vanád, ale legovanie je podstatne zložitejšie (tab. 1).

Tab. 1. Najpoužívanejšie ocele HSS a ich zloženie

HSS oceľ je kľúčovou surovinou pre výrobu nástrojov pracujúcich pri vysokých rýchlostiach a primárne pre obrábanie kovov, ako napr. vrtáky do kovu, frézy, sústružnícke nástroje alebo ako podstatná zložka bimetalických pílových listov.

Vzhľadom na komplexnejšie legovanie a náročnejší výrobný proces o to viac platí, že nie je HSS ako HSS a medzi napríklad typmi vrtákov sú podstatné rozdiely. V každom prípade sa však jedná o kľúčový materiál pre výrobu vrtákov do kovu a vrtáky HSS-R, HSS-G a ďalšie prevedenia sú nám dobre známe.

Svoje nezastupiteľné miesto však majú aj pri obrábaní dreva najčastejšie v spojení s vysokootáčkovými obrábacími strojmi - a výnimočne aj pre vŕtanie ručným elektrickým náradím. Dobrým príkladom je špirálový vrták HERMAN DW-11 HSS (obr. 2), vyrobený z HSS materiálu M2. Zloženie nájdete v strednej časti tabuľky 1.

Ale prečo vlastne existuje vrták do dreva štandardného špirálového prevedenia aj vo verzii HSS, najmä keď je viac ako trojnásobne drahší? A akú úlohu zohrávajú vyššie uvedené vlastnosti chróm-vanádu a rýchloreznej ocele pri výbere vrtákov do dreva?

Obr. 2. HSS špirálový vrták do dreva

Skôr, ako Vám odpoviem, sa poďme pozrieť, ako tieto vrtáky vŕtajú. Testovali sme oba naše produkty vŕtaním bežne dostupnou stojanovou vŕtačkou (príkon 700W, 1750 ot/min) tak, aby boli zachované aspoň približne rovnaké podmienky. Vŕtalo sa do dvoch druhov obrobkov: tvrdého bukového a mäkkého smrekového dreva, aby sme videli, ako sa vrtáky správajú v obrobkoch z dreva rôznej tvrdosti. Pri jednom z testov sme použili aj laminovanú drevotriesku.

Vŕtanie do tvrdého dreva

Zmyslom tohto testu bolo porovnať komfort pri sériovom vŕtaní a opotrebenie vrtákov, s krátkou prestávkou po každých dvadsiatich otvoroch. Vrták HSS sa nezahrieval a plynule vŕtal nezmenenou rýchlosťou počas celého priebehu testovania.

Obr. 3. Vŕtanie do tvrdého dreva - 100 otvorov

CrV vrták vŕtal prvých 20 otvorov bez problémov, avšak pomerne rýchlo sa v tvrdom dreve zatupil. A naviac, pri vŕtaní s CrV dochádzalo k častému upchatiu vŕtaného otvoru od triesok, čo sa pri HSS vďaka bezchybnému hladkému povrchu nestalo ani raz.

Zvyšujúce sa trenie vrtáka CrV spôsobené postupným otupovaním jeho britov malo za následok také zvýšenie teploty, že posledné otvory už mali spálené okraje, aj keď si vrták svoj tvar celkom dobre zachoval. Na obr. 3 je vidieť otvory po 100 vrtoch – HSS je pekný a čistý, CrV je čierny, spálený. Iste, v praxi sa vyskytujú podobné nároky na sériové vŕtania iba v profesionálnej výrobe, preto nerobme predčasné závery. A niekto môže povedať, že mu spálený okraj otvoru nevadí. Vrták CrV napriek tomu nebol ešte odsúdený na výmenu - nezabudnime, že je primárne určený na vŕtanie do mäkkého a nie do tvrdého dreva.

Čistota otvoru

Je mnoho aplikácií, kde je potrebné, aby boli okraje otvoru čisté. Do testu sme zaradili mäkké smrekové drevo, kde sú nároky na ostrie reznej časti vrtáku pri prerezávaní vlákien vysoké, a laminovanú drevotriesku, povrch ktorej je tvrdý a výsledné pekné okraje sú závislé od ostria reznej hrany. Podstatný rozdiel je vidieť v oboch prípadoch najmä na výstupe otvoru (obr. 4).

Pri oboch vrtákoch bol otvor na vstupe čistý, bez otrepov. Pri vrtáku HSS bol taký aj na výstupe, a to aj v mäkkom smrekovom dreve aj v drevotrieske. Jeho čistota pri novom vrtáku a vrtáku, ktorý mal za sebou 100 otvorov bola prakticky na nerozoznanie. To sa však vôbec nedá povedať o CrV vrtáku, kde výstup z otvoru bol „na zaplakanie“, a to u oboch materiálov. Ale aj tu môže niekto povedať, že to, čo nie je vidieť, ho nezaujíma.

Obr. 4. Otvory na vstupe do mäkkého dreva (A) a drevotriesky (B), otvory na výstupe z mäkkého dreva (C) a drevotriesky (D) vrtákmi HSS a CrV

Záver

Väčšina vlastností ocelí HSS je podstatne lepších ako vlastností CrV. Nenapadá mi žiadna aplikácia v našej branži, kde by nástroj z chróm-vanádovej ocele mohol nahradiť rýchloreznú oceľ, ale ani aplikácia, kde by HSS nemohol nahradiť CrV. Problém je iba jeden: cena.

Snáď jedinou prednosťou CrV oproti HSS je vyššia pružnosť. Táto vlastnosť je však veľmi dôležitá a vítaná, a to najmä v spojení s elektrickými ručnými náradiami, kde pri manuálnej práci často dochádza k vyoseniu pri vŕtaní vrtákmi (alebo pri pílení pílovými listami), kedy sa nástroj namáha na ohyb – tu je vyššia pružnosť nanajvýš žiadúca.

Nástroje vyrobené z materiálu HSS sú teda krehkejšie a môžu sa ľahšie zlomiť. Nevidel som ešte zlomený vrták z CrV, ale zlomených vrtákov vyrobených z materiálu HSS som videl veľmi veľa. Prirodzene očakávané vlastnosti - tvrdosť a zároveň pružnosť – si navzájom odporujú.

Ak je však reč o životnosti a ak je dôležitý vzhľad vyvŕtaného otvoru, prípadne sa jedná o vŕtanie do tvrdého dreva, má vrták z chróm-vanádu svoje limity. Treba si uvedomiť aj ďalší dôležitý fakt, a tým je ostrenie. Oba materiály sa dajú ostriť, avšak naostriť pomerne zložitý tvar reznej časti špirálových vrtákov – najmä menších priemerov – nie je v bežných podmienkach vôbec jednoduché.

Ak teda chcete mať vždy ostrý vrták a plánujete vŕtať veľa, je HSS lepšou voľbou a pri bežnom používaní Vás prežije.

Kľúčové slová: vŕtanie dreva, vrták, CrV, HSS, špirálový vrták, drevo, výber vrtáka, chróm-vanádová oceľ, rýchlorezná oceľ

Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti HERMAN

Ing. Herman Nagypál

Vyštudoval som vojenskú školu, odbor letecká elektrotechnika. S náradím a nástrojmi som sa naučil pracovať už v detstve s otcom na stavbe rodinného domu. Každý náš nový produkt testujem aj osobne - vlastnými rukami vo svojej dobre vybavenej dielni. Vo voľnom čase sa rád preháňam na motorke po rumunských horských priesmykoch. Okrem toho študujem trendy v odbore a rád si vyskúšam aj konkurenčné produkty. Nad niektorými sa pousmejem, nad niektorými sa čudujem (že sa niekto dal nachytať a kúpil to) a niektoré sú fakt dobré. Skoro ako naše 😊.