Skrypt do lab OU R9 Kowalski 3, Semestr V


9. WYBRANE METODY OBRÓBKI ŚCIERNEJ

Przedmiotem ćwiczenia są trzy sposoby obróbki ściernej; docieranie, wygła­dzanie luźnymi kształtkami, obróbka strumieniowo-ścierna.

9.1. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE

Obróbka ścierna polega na usuwaniu niewielkich naddatków materiału za pomocą narzędzi ściernych lub luźnych ziaren. Orientacja ziaren względem głównych kierunków kinematycznych w chwili zetknięcia z materiałem ma charakter losowy (rys.9.1).

0x01 graphic

Rys.9.1. Schemat ogólny oddziaływania narzędzia ściernego na materiał:
1 - przedmiot obrabiany,
2 - ziarna ścierne, 3 - spoiwo, 4 - wiór,
5 - pory

W obróbce ściernej rozróżnia się dwie grupy sposobów obróbki: obróbkę narzędziami spojonymi (bryłowymi, nasypowymi) takimi jak: ściernice, segmenty, osełki, krążki, taśmy, w których ziarna ścierne są związane spoiwem oraz obróbkę luźnym ścierniwem, w której używa się luźnych ziaren ściernych zawartych w pastach lub w płynach.

9.1.1. Materiały ścierne

Materiały ścierne to substancje mineralne, których krawędzie i naroża po rozdrobnieniu mają właściwości ostrzy skrawających. Ze względu na pochodzenie materiały ścierne dzieli się na naturalne i sztuczne (syntetyczne).

9.1.1.1. Materiały ścierne naturalne

Materiały ścierne naturalne występują w przyrodzie i stosowane są głównie do końcowego wygładzania powierzchni. Właściwości ich są zróżnicowane i zależą od miejsca wydobywania, rodzaju eksploatowanego złoża oraz od technologii przeróbki. Podstawowe właściwości naturalnych materiałów ściernych oraz przykłady ich zastosowań podano w tabeli 9.1.

TABELA 9.1. Podstawowe właściwości oraz zastosowanie naturalnych materiałów ściernych [9.1]

Materiał

ścierny

Składnik podstawowy

Twardość według skali Mohsa

Rodzaj wyrobu

Zastosowanie

Diament

C

10

Ściernice
i pilniki

Wykańczająca obróbki materiałów bardzo twardych

Korund

Al2O3

9

Papiery, płótna, emulsje, pasty

Szlifowanie i docieranie szkła optycznego, produkcja ściernic specjalnych

Szmergiel

Al2O3

8-9

Papiery i płótna

Szlifowanie i polerowanie

Granat

Fe3Al2(SiO4)3

Mg3Al2(SiO4)3

Mn3Al2(SiO4)3

7-7,5

7,5

7-7,5

Papiery i płótna

Obróbka wykańczająca drewna, ceramiki, szkła

Kwarc

SiO2

7

Papiery i płótna, emulsje i osełki

Ściernice i osełki do ręcznego ostrzenia

Krzemień

SiO2

7

Papiery i płótna

Obróbka skóry, drewna, ebonitu

9.1.1.2. Materiały ścierne syntetyczne

Materiały ścierne syntetyczne wytwarza się według określonych technologii przy czym, dzięki kontrolowanym przebiegom procesu produkcji, ich właściwości odznaczają się dużą stabilnością. Podstawowe właściwości i zastosowanie synte­tycznych materiałów ściernych podano w tabeli 9.2.

TABELA 9.2. Właściwości i zastosowanie syntetycznych materiałów ściernych [9.1]

Materiał ścierny

Oznaczenie

Twardość wg skali Mohsa

Rodzaj wyrobu

Zastosowanie

Diament syntetyczny

C

10

Ściernice, osełki, pasty ścierne

Do szlifowania i rozdzielania materiałów niemetalowych konwencjonalnych twardych, kruchych i supertwardych

Regularny azotek boru

(Borazon)

BN

10

Ściernice na spoiwie żywicznym

Do szlifowania materiałów trudnoobrabialnych metalowych i kompozytowych

Węglik boru

B4C

9,5

Pasty ścierne, proszki ścierne

Do docierania węglików spiekanych i polerowania materiałów twardych

Węglik krzemu SiC

Zielony

99C

9

Ściernice, osełki

Do szlifowania węglików spiekanych, materiałów twardych i kruchych

Czarny

98C

9

Ściernice, osełki

Do szlifowania żeliwa, brązu
i aluminium

Elektro-korund Al2O3

Zwykły

95A

9

Ściernice

Do szlifowania wstępnego
i kształtującego

Półszla-chetny

97A

9

Ściernice

Do szlifowania wstępnego, kształtującego i wykańczającego stali hartowanych oraz materiałów ogniotrwałych

Szlachetny

99A

9

Ściernice, osełki

Do obróbki wykańczającej, szlifowania stali hartowanych i szybkotnących

Stopowy

9

Ściernice

Do narzędzi specjalnych oraz do szlifowania precyzyjnego

9.1.1.3. Materiały polerskie

Rozróżniamy następujące materiały polerskie:

9.2. DOCIERANIE

Docieranie jest jednym ze sposobów obróbki wykańczającej, polegającym na usuwaniu naddatku w postaci drobnych cząstek materiału obrabianego za pomocą luźnego ziarna ściernego, zmieszanego z płynami lub smarami półstałymi w postaci past, znajdującego chwilowe oparcie w materiale docieraka. Obróbka ta umożliwia uzyskanie powierzchni o najmniejszej chropowatości (Ra nawet poniżej 0,01 μm) oraz najwyższej dokładności wymiarowo-kształtowej. Uzyskiwana struktura geometryczna powierzchni jest bardzo korzystna ze względów użytkowych. W docieraniu są usuwane z powierzchni przedmiotu wierzchołki mikronierówności oraz warstewki o uszkodzonej, w obróbce poprzedzającej, strukturze, np. mikroprzypalenia szlifierskie.

Charakterystyczne dla docierania jest to, że występuje tylko nieznaczny wzrost temperatury przedmiotu, nie ma mechanicznego odkształcania przedmiotu powodowanego siłami zamocowania i skrawania. Można dzięki temu uzyskiwać, w warunkach produkcyjnych, dokładności wymiarowe w granicach 0,3-8 μm.

W przypadkach specjalnych, jak np.: przy docieraniu płytek wzorcowych, osiąga się wymiary grubości z tolerancją poniżej 0,1 μm, a błąd równoległości jest w przybliżeniu równy połowie tolerancji grubości. Docieranie jest szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, narzędziowym, optycznym i urządzeń chemicznych. Obrabiane materiały to stal, żeliwo, metale nieżelazne i ich stopy, materiały spiekane, szkło, ceramika, tworzywa sztuczne, kamienie szlachetne, grafit itp.

Pod względem kinematycznym docieranie charakteryzuje się różnorodnością ruchów względnych docieraka i obrabianej powierzchni. Rozróżnia się docieranie: ręczne, maszynowo-ręczne i maszynowe.

Ze względu na rodzaj styku narzędzia z przedmiotem obrabianym rozróżnia się docieranie: jednostronne, dwustronne i kształtowe. Odmianą docierania dwustronnego, stosowanego do przedmiotów walcowych, jest docieranie bezkłowe. Ze względu na kształt powierzchni docieranej rozróżnia się odmiany docierania przedstawione na rys.9.2.

9.2.1. Zawiesiny ścierne

Zawiesiny ścierne, tzn. płyny i pasty ścierne, równomiernie rozprowadzają i utrzymują ziarna na powierzchni docieraka, przeciwdziałają „zlepianiu się” mikrowiórów i mikroziaren biernych oraz chłodzą przedmiot i docierak. W skład zawiesiny wchodzą mikroziarna węglika krzemu, elektrokorundu, węglika boru, diamentu naturalnego lub syntetycznego. Jako składniki płynne zawiesiny stosuje się zwykle oleje mineralne i inne produkty naftowe.

Rodzaj materiału ściernego w zawiesinie oraz skład zawiesiny dobiera się w zależności od materiału obrabianego, a wielkość ziaren od wymaganej chropowatości powierzchni. Węglik krzemu jest twardszy i ma lepsze właściwości skrawne od elektrokorundu. Stosuje się go do obróbki wstępnej, gdzie zachodzi potrzeba usuwania większych naddatków materiału. Elektrokorund kruszy się na drobniejsze ziarna łatwiej od węglika krzemu, dlatego też daje, przy jednakowej wielkości ziarna, gładszą powierzchnię i znajduje zastosowanie do docierania wykańczającego. Węglik boru stosowany jest do stali hartowanych i węglików spiekanych, natomiast tlenek żelaza i chromu do docierania polerującego.

0x01 graphic

Rys.9.2. Podstawowe odmiany docierania: a) płaskich powierzchni sprawdzianów, b) powierzchni wałka, c) otworów walcowych, d) otworów stożkowych, e) gwintów, f) powierzchni kulistych, g) powierzchni płaskich

Zwiększenie wydajności można uzyskać poprzez dodanie do zawiesiny składników aktywnych chemicznie, jak kwasy: oleinowy, stearynowy, ortofosforowy i inne.

Pasty z diamentów syntetycznych stosuje się do wykańczającego docierania przedmiotów twardych, od których wymagana jest duża dokładność i bardzo mała chropowatość powierzchni (np. dokładne elementy aparatury pomiarowej, spraw­dziany, płytki wzorcowe). Pastami tymi obrabia się wyroby z diamentu, korundu, szkła, kwarcu, stopów tytanu i innych.

Pasty z regularnego azotku boru stosuje się do docierania przedmiotów z miękkiej stali, żeliwa i materiałów nieżelaznych. Są one zmywalne wodą lub roztworami organicznymi.

9.2.2. Docierarki

Docieranie maszynowe wykonuje się na specjalnych obrabiarkach - docierarkach. Rozróżnia się: docierarki jedno- i dwutarczowe do docierania maszynowego płaszczyzn i wałków, docierarki do otworów, docierarki bezkłowe do wałków.

Docierarki dwutarczowe służą do docierania przedmiotów walcowych i płaskich (rys.9.3). Zasadę pracy takiej docierarki pokazano na rys.9.4.

0x01 graphic

Rys.9.3. Schemat ogólny docierarki dwutarczowej

0x01 graphic

Rys.9.4. Istota dwutarczowego docierania powierzchni płaskich: nsp - prędkość obrotowa obiegowego separatora przedmiotów

Nowoczesne docierarki są wyposażone: w urządzenia do dozowania zawiesiny ściernej i do zmywania tarcz; w regulatory natężenia przepływu cieczy; w układy sterowania wymiarowego; a czasem w urządzenia do zakładania tarcz i zdejmowania przedmiotów. Instalowane są też układy mierzące zużycie tarcz lub wymiary obrabianych elementów.

Dokładność docierania zależy w znacznym stopniu od kinematyki obróbki. Prędkość względna docieraka i przedmiotu wpływa na wydajność i mikrostrukturę geometryczną obrobionej powierzchni.

W przypadku obróbki płaszczyzn pomiędzy dwiema tarczami stosowany jest napęd obiegowy. Dla zapewnienia równomiernego zużywania tarcz i stałości przyspieszeń elementów obrabianych oraz dużej ich dokładności wymiarowo-kształtowej - trajektorie przedmiotów powinny tworzyć możliwie równomierną siatkę torów w kształcie epicykloid, przy prawie stałej prędkości przedmiotów względem docieraka.

9.2.3. Docieraki

Docieraki (narzędzia używane w tym sposobie obróbki), odgrywają bardzo istotną rolę w procesie docierania, polegającą na „utrzymywaniu” mikroziaren ściernych wgniecionych w ich powierzchnię.

Ze względu na rodzaj i twardość materiału docieraka oraz rodzaj zawiesiny ściernej rozróżnia się dwie metody docierania:

Docieraki wykonuje się najczęściej z drobnoziarnistego żeliwa szarego ferrytycznego o twardości 140-200 HB, a także z żeliwa sferoidalnego bez porów, wtrąceń i innych wad odlewniczych.

W docieraniu ręcznym stosuje się docieraki z miękkiej stali, brązu lub mosiądzu, a w docieraniu polerującym - z drewna, filcu, skóry. Różne odmiany takich docieraków pokazano na rys.9.5.

9.2.4. Warunki technologiczne docierania

Wielkość naddatków na docieranie zależy od rodzaju obróbki poprzedzającej oraz od wymaganej dokładności i chropowatości powierzchni po docieraniu. Obróbką poprzedzającą docieranie jest najczęściej szlifowanie, gładzenie lub dokładne tocze­nie. Teoretycznie wystarczające są naddatki równe wysokości chropowatości, praktycznie zaś nie przekraczają one 0,02 mm i na obróbkę wstępną wynoszą 0,005-0,015 mm, a na wykańczającą 0,005 mm. Powierzchnia po docieraniu jest zwykle matowa. Połysk można uzyskać po docieraniu polerującym.

Głównymi parametrami wpływającymi na przebieg i wyniki docierania są prędkość skrawania i nacisk jednostkowy. Prędkość względna docieraka i przedmiotu wpływa na wydajność obróbki i chropowatość otrzymanej powierzchni. Prędkość skrawania może się zmieniać w szerokim zakresie, w zależności od tego czy jest to docieranie ręczne, ręczno-maszynowe, czy maszynowe. W docieraniu ręcznym wynosi ona 10-30 m/min, natomiast w maszynowym może być kilka razy większa (50-380 m/min).

0x01 graphic

Rys.9.5. Odmiany docieraków ręcznych: a) rozprężny do otworów, b) nastawny do gwintu wewnętrznego, c) rozprężny: 1 - korpus, 2 - nasyp diamentowy, 3 - stożek rozprężny

9.2.5. Czynniki wpływające na proces docierania

Głównymi czynnikami wpływającymi na przebieg i wyniki docierania są:

Aby docieranie przebiegało prawidłowo, poszczególne ziarna materiału ściernego muszą okresowo zagłębiać się w powierzchnię docieraka. Jego materiał spełnia wówczas taką rolę, jak spoiwo w ściernicy. Zbyt twardy docierak powoduje, że ziarna ścierne się kruszą, a okresy ich osadzania są bardzo krótkie. Powoduje to szybkie zużywanie się ziaren ściernych i zmniejszanie wydajności. Ponadto część materiału ściernego wbija się w powierzchnię obrabianą. Za miękki materiał docieraka to zbyt głębokie i trwałe osadzenie się ziaren, co prowadzi do tępienia się naroży ziaren, utraty ich zdolności skrawnych, a więc do zmniejszenia wydajności obróbki i pogorszenia jakości obrabianej powierzchni.

Dla poprawnego przebiegu docierania istotny jest również skład mieszaniny ściernej. Mieszaninę charakteryzują: rodzaj i wielkość ziaren ściernych, rodzaj nośnika, stopień koncentracji początkowej. Nośniki (stearyna, wosk, parafina, grafit), z którymi miesza się ścierniwo, powinny zapewniać odpowiednią smarność, temperaturę topnienia oraz zwilżalność.

Koncentracja to stosunek objętości ścierniwa do objętości smaru lub cieczy. Ze względu na wydajność, w określonych warunkach obróbki, zawsze istnieje optymalny stopień koncentracji mieszaniny ściernej.

Stosowane naciski jednostkowe mieszczą się w granicach 0,2-0,5 MPa dla elektrokorundu i 0,05-0,25 MPa dla węglika krzemu w docieraniu wstępnym i 0,03-0,12 MPa w docieraniu wykańczającym. Ze wzrostem nacisku jednostkowego wzrasta wydajność obróbki, a jednocześnie chropowatość obrabianej powierzchni.

Istotnym czynnikiem wpływającym na efekty docierania jest prędkość skrawania. Zależy ona głównie od stopnia zmechanizowania procesu (patrz rozdz. 9.2.4).

9.3. WYGŁADZANIE WIBRACYJNE PRZEDMIOTÓW LUŹNYMI KSZTAŁTKAMI

W wytwarzaniu części maszyn wiele operacji jest wykonywanych ręcznie lub tylko w nieznacznym stopniu zmechanizowania. Udział operacji usuwania zadziorów, zaokrąglania krawędzi, wygładzania powierzchni o złożonych kształtach oraz powierzchni trudnodostępnych może sięgać niekiedy 20% pracochłonności procesu.

Jednym ze sposobów zmniejszania pracochłonności tych procesów może być obróbka luźnymi kształtkami. Polega ona na wzajemnym ścieraniu się przedmiotów obrabianych i środków ściernych. Warunkiem zachodzenia obróbki jest ruch względny oraz wzajemny docisk narzędzia ściernego i przedmiotu.

9.3.1. Charakterystyka procesu

Istotą ściernego wygładzania są trzy zjawiska:

Jak wynika z rysunku, cechy i rola kształtek ściernych są zbliżone do działania ściernicy, osełek czy taśm ściernych. Różnica polega na tym, że obróbka wywołana jest w wyniku swobodnego przemieszczania się narzędzia ściernego względem przedmiotu obrabianego. W ostatnich latach zastosowano dodatkowe wspomaganie obróbki roztworami związków chemicznych.

9.3.2. Zastosowanie obróbki luźnymi kształtkami

Obróbka luźnymi kształtkami (oczyszczanie, odtłuszczanie i wygładzanie powierzchni) jest obróbką wstępną poprzedzającą obróbkę właściwą (obróbka cieplno-chemiczna, galwaniczna).

W przypadkach nadania ostatecznej gładkości lub ostatecznego kształtu przedmiotowi, obróbka luźnymi kształtkami jest obróbką wykańczającą. Do tej grupy zastosowań obróbki luźnymi kształtkami możemy zaliczyć także:

Zakres wymienionych operacji jest ograniczony wielkością przedmiotu, materiałem części oraz wielkością serii.

Najlepszy stopień obrabialności wykazują proste powierzchnie zewnętrzne. Wraz ze wzrostem skomplikowania kształtu zaleca się stosowanie mniejszych kształtek ściernych, co zmniejsza wydajność obróbki. Wewnętrzne powierzchnie wykazują niski stopień obrabialności (np.: występuje zjawisko nieobrobienia środkowej części otworu przelotowego, konieczne jest również stosowanie kształtek o wymiarze 3-krotnie mniejszym niż średnica otworu).

0x01 graphic

Rys.9.6. Odmiany procesu wygładzania luźnymi kształtkami

W trakcie obróbki należy się liczyć również z przywieraniem płaskich części, łączeniem się ze sobą sprężyn, co znacznie utrudnia obróbkę.

Najlepiej obrabialne luźnymi kształtkami są elementy średniej wielkości, o rozmiarach 100-300 mm. Są to na przykład: okucia samochodowe, bieżnie łożysk, łopatki turbin samolotowych, armatura sanitarna, okucia meblowe itp.

Podczas obróbki elementów mniejszych rozmiarów występuje problem z doborem ziaren o odpowiedniej wielkości, przy elementach większych zaś - problem z doborem odpowiednio dużego pojemnika.

Stale hartowane wymagają środków o dużej aktywności, stale miękkie dokładnego doboru parametrów skrawania w celu uzyskania połysku na powierzchni.

9.3.3. Środki ścierne i chemiczne stosowane w wygładzaniu

Elementy ścierne stosowane w wygładzaniu można podzielić na: naturalne (pokruszony korund, bazalt, granit, piaskowiec, marmur itp.), syntetyczne (węglik krzemu, elektrokorundy związane spoiwem ceramicznym), metalowe (kulki, wałeczki stalowe - stosowane do polerowania).

W ograniczonym zakresie używa się do polerowania klocków drewnianych, ścinków skóry.

Środkami chemicznymi stosowanymi w obróbce luźnymi kształtkami są: sole nawilżające, sole trawiące, inhibitory, emulgatory organiczne, substancje nadające poślizg. Zadaniem tych środków jest: dobre zwilżanie powierzchni obrabianej i powierzchni kształtek, zapobieganie osadzaniu się produktów zużycia na kształtkach i przedmiotach, chemiczne oddziaływanie na spoiwo kształtek i powierzchnię przedmiotów obrabianych, zabezpieczenie przed korozją.

9.3.4. Odmiany wygładzarek

Warunkiem prowadzenia obróbki luźnymi kształtkami jest otrzymanie w pojemniku wzajemnego ruchu narzędzi i przedmiotów obrabianych. Im większy jest stopień skomplikowania tego ruchu, tym osiągamy lepsze efekty obróbki.

Istnieje więc wiele odmian wygładzarek o różnych rozwiązaniach kinematycznych:

Wygładzarki wibracyjne są wyposażone w pojemnik o przekroju litery U (rys.9.8). Ścianki pokryte są warstwą gumy. W dolnej części znajduje się niewyrównoważony wirujący element, który wprawia pojemnik w drgania. Ścieranie elementów w tej wygładzarce zachodzi jednocześnie w całej objętości wsadu, a nie w strefie zsypu, jak w wygładzarkach rotacyjnych. Istota wygładzania części kształtkami ściernymi polega na przemieszczeniach względnych tych elementów tzn. kształtek ściernych i elementów obrabianych.

0x01 graphic

Rys.9.7. Wygładzarka rotacyjno-bębnowa

0x01 graphic

Rys.9.8. Zasada przesypywania się wsadu w wygładzarce wibracyjnej

Ruch obrotowy zapobiega opadaniu części na dno pojemnika. Warunkiem tego ruchu jest duży współczynnik tarcia między wsadem a ścianką pojemnika. Ruch ten zapewnia również równomierne rozłożenie części we wsadzie i zapobiega wza­jemnym ich zderzeniom.

Wygładzarka taka charakteryzuje się prostą budową oraz możliwością ciągłej obserwacji wsadu.

Czas obróbki wibracyjnej jest około 6 razy krótszy niż obróbki bębnowej. Można przyjąć, że: usuwanie zadziorów trwa 15 min-1 h, zaokrąglanie krawędzi 30 min-2 h, wygładzanie powierzchni 2-4 h, wygładzanie powierzchni ze śladów zgorzeliny do 6 h.

Wygładzarki te mają zamknięty układ obiegu cieczy. Obieg cieczy powoduje usuwanie produktów skrawania, utrzymywanie żądanej ilości cieczy we wsadzie, wymianę rodzaju cieczy bez przerywania obróbki oraz filtrację cieczy.

9.4. OBRÓBKA STRUMIENIOWO-ŚCIERNA

Obróbka strumieniowo-ścierna jest jednym ze sposobów obróbki luźnym ścierniwem metodą kinetyczną. Polega na tym, że w strumieniu gazu lub cieczy, o dużej prędkości, są unoszone rozpędzone ziarna ścierne, które uderzają o obrabianą powierzchnię.

Rozpędzone cząstki ścierne poruszają się z prędkością nawet do kilkuset metrów na sekundę i mają energię kinetyczną wystarczającą do mikroskrawania (rys.9.9).

Obróbka ta znajduje zastosowanie tylko do zmiany struktury chropowatości powierzchni, w przypadkach gdy nie ma wymagań co do wymiarów i kształtu przedmiotu, jak np.: odkuwki, odlewy, przedmioty o nieregularnych kształtach. Bezkierunkowość powstającej struktury, a także uzyskiwana mikrochropowatość powierzchni powodują, że obróbka ta jest stosowana jako operacja poprzedzająca nakładanie powłok ochronnych, ozdobnych, metalizację itp.

Ziarna ścierne rozpędzane są za pomocą strumienia gazu, wody bądź mechanicznie. Usuwana przez nie warstwa materiału może mieć grubość 0,01-0,1 mm.

0x01 graphic

Rys.9.9. Zasada obróbki strumieniowo-ściernej: 1 - strumień ścierniwa i cieczy, 2 - przedmiot,

3 - nośnik energii (sprężone powietrze), 4 - dysza,
α - kąt uderzenia (natrysku),
d - średnica dyszy

9.4.1. Czynniki wpływające na obróbkę strumieniowo-ścierną

Na efekty obróbki strumieniowo-ściernej mają wpływ:

Jednym z zasadniczych parametrów obróbki strumieniowo-ściernej jest prędkość, z jaką ziarno uderza w powierzchnię obrabianą.

Kolejnym parametrem, mającym wpływ na efekty obróbki, jest odległość kierownicy tryskacza od powierzchni obrabianej. W celu osiągnięcia największej wydajności należy kierownicę ustawiać w odległości 6-10 średnic otworu kierownicy (rys.9.10) od powierzchni.

Kąt padania strumienia ma wpływ na kształt i wielkość powierzchni wybranej przez ziarno, a tym samym na wydajność obróbki i nierówności powierzchni. Minimalne kąty natrysku, przy których uzyskuje się ślad uderzenia, zależą od właściwości fizycznych materiału obrabianego. Przy mniejszych kątach ziarno ma tendencję do odbicia i poślizgu po powierzchni obrabianej. Zgniot miejsc uderzonych ziarnem ściernym jest nieodłącznie związany z odkształceniem plastycznym, które zachodzi przede wszystkim przy dużych kątach natrysku (60-90˚).

Wydajność objętościowa obróbki nie jest wprost proporcjonalna do masy materiału uderzającego w przedmiot, ale do koncentracji ścierniwa w mieszaninie ściernej.

Chropowatość obrobionej powierzchni zależy natomiast przede wszystkim od wielkości ziaren ściernych.

0x01 graphic

Rys.9.10. Pistolet: 1-korpus, 2-dysza,
3-komora mieszania, 4-pierścień uszczelniający,
5-kierownica, 6-króciec (wlot materiału ściernego),

7-dźwignia zaworu, 8-króciec (wlot medium nośnego)

9.4.2. Materiały ścierne

Do obróbki strumieniowo-ściernej najczęściej stosowane są: elektrokorund, węglik krzemu i piasek kwarcowy. Bezpośredni wpływ na przebieg i wyniki procesu skrawania wywierają takie właściwości ścierniwa, jak: ciężar właściwy, twardość, kształt i wytrzymałość, głównie zaś odporność na kruszenie się pod wpływem uderzenia. Najkorzystniejsze są ziarna izometryczne. Przydatność materiału ściernego ocenia się za pomocą następujących kryteriów: wydajność obróbki, odporność na zużycie, wydatek energetyczny, chropowatość powierzchni obrobionej, koszt materiału ściernego.

Z punktu widzenia wydajności obróbki najlepszym materiałem jest węglik krzemu, ponieważ daje ok. 1,5-4 razy większą wydajność niż elektrokorund. Ma on bowiem mniejszą gęstość niż elektrokorund (20%), a tym samym większą prędkość padania przy jednakowych warunkach procesu. Objętość zeskrawanego materiału rośnie proporcjonalnie do kwadratu prędkości padania. Również zużycie ścierne węglika krzemu jest mniejsze niż elektrokorundu. Jest on również bardziej odporny na rozdrabnianie w wyniku uderzeń o materiał obrabiany.

Pod względem energetycznym stosowanie węglika krzemu jest korzystniejsze niż stosowanie elektorkorundu, ponieważ daje 1,2-1,5 razy większą wydajność właściwą, określaną jako stosunek wydajności objętościowej do zużytej mocy.

Chropowatość powierzchni uzyskuje się natomiast mniejszą stosując elektrokorund niż węglik krzemu o tej samej wielkości ziaren.

Zachodzi stąd często konieczność wykonania dwóch zabiegów:

Koszt elektrokorundu jest mniejszy niż węglika krzemu, stąd też, mimo przeważających korzyści obróbki za pomocą węglika krzemu, elektrokorund jest częściej stosowany.

Oprócz elektrokorundu i węglika krzemu w obróbce strumieniowo-ściernej znalazły zastosowanie: kryształy lodu (czyszczenie kadłubów statku), kulki szklane o średnicy do 840 μm (przygotowanie powierzchni pod powłoki galwaniczne lub anodowanie, usuwanie nalotów po obróbce cieplnej, oczyszczanie form odlewniczych, obróbka wykańczająca przedmiotów o powierzchni krzywoliniowej np. koła zębate, gwinty), ścierniwa metalowe (przygotowanie blach pod powłoki metalowe, usuwanie rdzy, zgorzeliny).

Obróbka ścierniwem metalowym może być stosowane do umocnienia powierzchni obrabianej, na przykład odlewów. W zależności od materiału i sposobu wykonania można wyróżnić: śrut żeliwny okrągły, śrut żeliwny łamany, śrut cięty z drutu stalowego, śrut cięty z blachy stalowej.

9.4.3. Obróbka hydrościerna

Obróbka strumieniowa mokra, czyli z udziałem wody z dodatkami antykorozyjnymi w strumieniu ściernym, rozwinęła się z obróbki suchej. Wprowadzenie cieczy do strumienia ma następujące za1ety:

Do wad zalicza się przede wszystkim:

9.5. PRZEBIEG ĆWICZENIA

  1. Przedstawienie programu zajęć laboratoryjnych.

  2. Prezentacja materiałów ściernych stosowanych w obróbkach ściernych luźnym ziarnem.

  3. Jednostronne docieranie płaszczyzn:

Rys.9.11. Schemat docierarki M732-01:

1-wieniec wewnętrzny,

2-koszyk, 3-wieniec zewnętrzny, 4-tarcza docierająca, 5-obudowa,

6-przedmiot obrabiany

0x01 graphic

TABELA 9.3. Czynniki wejściowe dla serii pomiarów opisujących wpływ parametrów docierania
na chropowatość powierzchni i wydajność obróbki

Próbka

Czynniki stałe

Czynniki zmienne

Średnica próbek [mm]

Materiał

Liczba próbek

[szt]

Prędkość skrawania

Czas obróbki

Koncentracja mieszaniny ściernej

Nacisk jednostkowy

Ziarnistość

vc [m/min]

t [min]

M

pj[MPa]

Z

30 

Stal 45

5

42 

5 

1:1

0,2-0,5

240,380,420

  1. Wygładzanie luźnymi kształtkami: