Spirálový vrták do dřeva: kdy zvolit HSS a kdy CrV?

Vrtání do dřeva nám většinou vrásky na čele nedělá. Jsou však případy, kdy nám znalosti o vlastnostech dvou základních druhů ocelí, ze kterých se spirálové vrtáky do dřeva vyrábějí, pomohou zorientovat se při jejich výběru.

Kdysi jsem trávil hodně času v otcově dílně a v jeho garáži. Dodnes si pamatuji, jak vznešeně na mě působil nápis „Chrome Vanadium“ na jeho starých vidlicových klíčích. Ještě i dnes mi tento výraz zní jaksi profesionálněji ve srovnání s HSS, i když – jak se dozvíme dále – má vrták HSS oproti CrV jasně navrch...

Spirálové vrtáky do dřeva se vyrábějí většinou z chrom-vanádové oceli a výjimečně z oceli HSS. Tématem tohoto článku je vysvětlení rozdílu mezi nimi. Hned na začátku se v krátkém videu podívejte, co se děje na výstupní straně otvoru při vrtání do měkkého dřeva.

CrV (nebo Cr-V) je označení pro chrom-vanádovou ocel (angl. Chrome Vanadium). Již z názvu vyplývá, že tato ocel – přesněji slitina – je obohacena (mimo jiné) o chrom (Cr) a vanad (V).

Obr. 1. CrV spirálový vrták do dřeva

Oba hlavní legující prvky zlepšují její vlastnosti: kalitelnost, odolnost vůči opotřebení, oxidaci, korozi a pod. Jistě, vlastnosti konečného produktu jsou velmi závislé nejen na přesném procentuálním zastoupení jednotlivých prvků, ale i na samotném procesu zpracování a výroby konečné slitiny – vstupní suroviny pro výrobu nástrojů. Proto je jasné, že není CrV jako CrV...

Jedná se o ocel používanou hlavně při výrobě ručních mechanických nářadí, například šroubováků, kleští, vidlicových nebo nástrčných klíčů... a někdy i při výrobě nástrojů do elektrických ručních nářadí, například vrtáků nebo pilových listů pro vrtání nebo řezání obrobků ze dřeva. Příkladem je spirálový vrták HERMAN DW-10 Classic vyroben z chrom-vanádové oceli (obr. 1).

HSS je zkratka pro rychlořeznou ocel (angl. High-Speed Steel). Jedná se o speciální ocel odolávající vysokým teplotám, což umožňuje její použití při vyšších pracovních rychlostech bez ztráty ostří. Má vysokou pevnost, tvrdost a odolnost vůči opotřebení - to jsou zase velmi žádoucí vlastnosti pro všechny řezné a obráběcí nástroje. I tato ocel je legována různými prvky a je mezi nimi i chrom i vanad, ale legování je podstatně složitější (tab. 1).

Tab. 1. Nejpoužívanější oceli HSS a jejich složení

HSS ocel je klíčovou surovinou pro výrobu nástrojů pracujících při vysokých rychlostech a primárně pro obrábění kovů, např. vrtáky do kovu, frézy, soustružnické nástroje nebo jako podstatná složka bimetalických pilových listů.

Vzhledem ke komplexnějšímu legování a náročnějšímu výrobnímu procesu o to více platí, že není HSS jako HSS a mezi například typy vrtáků jsou podstatné rozdíly. V každém případě se však jedná o klíčový materiál pro výrobu vrtáků do kovu a vrtáky HSS-R, HSS-G a další provedení jsou nám dobře známá.

Své nezastupitelné místo však mají i při obrábění dřeva nejčastěji ve spojení s vysokootáčkovými obráběcími stroji – a výjimečně i pro vrtání ručním elektrickým nářadím. Dobrým příkladem je spirálový vrták HERMAN DW-11 HSS (obr. 2), vyrobený z HSS materiálu M2. Složení naleznete ve střední části tabulky 1.

Ale proč vlastně existuje vrták do dřeva standardního spirálového provedení i ve verzi HSS, zvláště když je více než trojnásobně dražší? A jakou roli hrají výše uvedené vlastnosti chrom-vanádu a rychlořezné oceli při výběru vrtáků do dřeva?

Obr. 2. HSS spirálový vrták do dřeva

Než Vám odpovím, se pojďme podívat, jak tyto vrtáky vrtají. Testovali jsme oba naše produkty vrtáním běžně dostupnou stojanovou vrtačkou (příkon 700W, 1750 ot/min) tak, aby byly zachovány alespoň přibližně stejné podmínky. Vrtalo se do dvou druhů obrobků: tvrdého bukového a měkkého smrkového dřeva, abychom viděli, jak se vrtáky chovají v obrobcích ze dřeva různé tvrdosti. Při jednom z testů jsme použili i laminovanou dřevotřísku.

Vrtání do tvrdého dřeva

Smyslem tohoto testu bylo porovnat komfort při sériovém vrtání a opotřebení vrtáků, s krátkou přestávkou po každých dvaceti otvorech. Vrták HSS se nezahříval a plynule vrtal nezměněnou rychlostí během celého průběhu testování.

Obr. 3. Vrtání do tvrdého dřeva - 100 otvorů

CrV vrták vrtal prvních 20 otvorů bez problémů, avšak poměrně rychle se v tvrdém dřevě zatupil. A navíc, při vrtání s CrV docházelo k častému ucpání vrtaného otvoru od třísek, což se u HSS díky bezvadnému hladkému povrchu nestalo ani jednou.

Zvyšující se tření vrtáku CrV způsobené postupným otupováním jeho břitů mělo za následek takové zvýšení teploty, že poslední otvory již měly spálené okraje, i když si vrták svůj tvar docela dobře zachoval. Na obr. 3 je vidět otvory po 100 vrtech – HSS je pěkný a čistý, CrV je černý, spálený. Jistě, v praxi se vyskytují podobné nároky na sériová vrtání pouze v profesionální výrobě, proto nedělejme předčasné závěry. A někdo může říci, že mu spálený okraj otvoru nevadí. Vrták CrV přesto nebyl ještě odsouzen k výměně - nezapomeňme, že je primárně určen k vrtání do měkkého a ne do tvrdého dřeva.

Čistota otvoru

Je mnoho aplikací, kde je zapotřebí, aby byly okraje otvoru čisté. Do testu jsme zařadili měkké smrkové dřevo, kde jsou nároky na ostří řezné části vrtáku při prořezávání vláken vysoké, a laminovanou dřevotřísku, jejíž povrch je tvrdý a výsledné pěkné okraje jsou závislé na ostří řezné hrany. Podstatný rozdíl je vidět v obou případech zejména na výstupu otvoru (obr. 4).

U obou vrtáků byl otvor na vstupu čistý, bez otřepů. U vrtáku HSS byl takový i na výstupu, a to i v měkkém smrkovém dřevě i v dřevotřísce. Jeho čistota u nového vrtáku a vrtáku, který měl za sebou 100 otvorů byla prakticky k nerozeznání. To se však vůbec nedá říci o CrV vrtáku, kde výstup z otvoru byl „k zaplakání“, a to u obou materiálů. Ale i tady může někdo říct, že to, co není vidět, ho nezajímá.

Obr. 4. Otvory na vstupu do měkkého dřeva (A) a dřevotřísky (B), otvory na výstupu z měkkého dřeva (C) a dřevotřísky (D) vrtáky HSS a CrV

Závěr

Většina vlastností ocelí HSS je podstatně lepších než vlastností CrV. Nenapadá mi žádná aplikace v naší branži, kde by nástroj z chrom-vanádové oceli mohl nahradit rychlořeznou ocel, ale ani aplikace, kde by HSS nemohl nahradit CrV. Problém je pouze jeden: cena.

Snad jedinou předností CrV oproti HSS je vyšší pružnost. Tato vlastnost je však velmi důležitá a vítaná, a to zejména ve spojení s elektrickými ručními nářadími, kde při manuální práci často dochází k vyosení při vrtání vrtáky (nebo při řezání pilovými listy), kdy se nástroj namáhá na ohyb – zde je vyšší pružnost nanejvýš žádoucí.

Nástroje vyrobené z materiálu HSS jsou tedy křehčí a mohou se snáze zlomit. Neviděl jsem ještě zlomený vrták z CrV, ale zlomených vrtáků vyrobených z materiálu HSS jsem viděl velmi mnoho. Přirozeně očekávané vlastnosti – tvrdost a zároveň pružnost – si navzájem odporují.

Pokud je však řeč o životnosti a je-li důležitý vzhled vyvrtaného otvoru, případně se jedná o vrtání do tvrdého dřeva, má vrták z chrom-vanádu své limity. Třeba si uvědomit i další důležitý fakt, a tím je ostření. Oba materiály lze ostřit, avšak naostřit poměrně složitý tvar řezné části spirálových vrtáků – zejména menších průměrů – není v běžných podmínkách vůbec jednoduché.

Pokud tedy chcete mít vždy ostrý vrták a plánujete vrtat hodně, je HSS lepší volbou a při běžném používání vás přežije.

Klíčová slova: vrtání dřeva, vrták, CrV, HSS, spirálový vrták, dřevo, výběr vrtáku, chrom-vanádová ocel, rychlořezná ocel

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN

Ing. Herman Nagypál

Vystudoval jsem vojenskou školu, obor letecká elektrotechnika. S nářadím a nástroji jsem se naučil pracovat už v dětství s tátou na stavbě rodinného domu. Každý náš nový produkt testuji i osobně - vlastníma rukama ve své dobře vybavené dílně. Ve volném čase se rád proháním na motorce po rumunských horských průsmycích. Kromě toho studuji trendy v oboru a rád si vyzkouším i konkurenční produkty. Nad některými se pousměju, nad některými se divím (že se někdo dal nachytat a koupil to) a některé jsou fakt dobré. Skoro jako naše 😊.