201205101824

II. TECHNOLOGIA. NARZĘDZIA I OBRABIARKI DO NAGNIATANIA 268

TABLICA 8-10. Warunki gładkościowego kulkowania duralu PA6 w układzie trzykulkowym wg normatywów technologicznych (124]

I „ „ _ .    Przyrząd Materiał — dural

Kulkowanie    _{|ypu PD}.₃    PA6

Warunki nagniatania — przyrząd trzykullcowy z dociskiem sprę-| żystyra:    własności materiału

średnica kulki D_k = 16 mm

klasa technologiczna części — wały d = 25—85 mm. / < 7d

prędkość nagniatania v — 1 m/s    | Rm “ 210 MPa

liczba przejść / = I

ciecz chłodząco-smarująca — nafta    /?« = 110 MPa

chropowatość powierzchni przed nagnialaniem R* = 5—10 pm A_lo = 12% obróbka wstępna — toczenie    HB = 45

I stan miękki

chropowatość powierzchni po nagniataniu R*, pm

sife nagniatania I______|    j ■ ***** >■ ^Tomlobr

F. kN	0,08	0,(3	0,19 ’	0.27	0,37	0.47
0,23	0,09—p,I5	.0,18—0,23	0.20—0,25	0,17—0,20	0.20-0,23	0.30—0,35
0,49	0,11-0.13	0^-r0.32	0,20—0,25	0,14—0,22	0,19—0,24	0,30—0,40
0,74	0,17—0,20 j 0.2340.29		0,20-0,25	0,20—0,28	0,19-0,24	0,31—0,39
0,98	0,26—0,31	0.19—0,26	0,21—0.24	0,26—0,34	0,19—0,25	0,32—0,38
E8 1	0,27—0,31	0,2440,30	0,24-0,28	0,33—0,39	0,24—0,30	0,48-0,55
1,47	0,28—0,31	0,30-^0,34	0,27—0,31	0,38—0,44	0,30-0,36	0,64—0,70

mikrotwardość powierzchni po nagniataniu /iHV0,2 = 108 — 130

naddatek nagniatania (na średnicy) ą = 0,020—0,160 mm

Dokładniejsze obliczenia móżna wykonać na podstawie zależności Xeił-4>eija (3.20), zmodyfikowanej przez Ky«pflBi;eBa uwzględniającej promienie krzywizny elementy nagniatającego i przedmiotu

F = 0,002(1 + W?lr_tWR' kN *    ^!    (8.14)

gdzie: R, — granica plastyczności materiału w MPa, <5 — głębokość zgniotu (w mm) optymalna ze względu,na wytrzymałość zmęczeniową, przyjmowana zależnie od średnicy d przedmiotu w zakresie 0,01 d< ^ (5 ^ 0,05d, r_a — promień zastępczy, będący sumą odwrotności krzywizn i wyznaczany jako

(8.15)

R — promień zaokrąglenia krążka o średnicy D_k; znak plus stosuje się dla obróbki wałków, minus dla otworów.

Z badań Xe#4)eua wynika, że dla zapewnienia optymalnej wytrzymałości zmęczeniowej głębokość zgniotu d powinna proporcjonalnie wzra-

stać wraz ze zwiększeniem średnicy wału tak, aby stosunek 61 d = const. Dla wałów stopniowych warunek ten powoduje konieczność stosowania różnych wartości parametrów nagniatania w celu uzyskania różnych zgniotów na poszczególnych stopniach, spełniających nierówność 6ld ^

Na podstawie badań statystycznych i wymienionego warunku Xeft<ł>eua ustalono doświadczalną zależność, służącą do doboru siły docisku krążków podczas obróbki wałów, zapewniającą maksymalne zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej

(8.16)

I,5Fq_#os 4 F 4 3F₀.os

gdzie: F_o.₀» — siła wywołująca umocnienie warstwy wierzchniej do głębokości 0,05 promienia przedmiotu, określana z zależności

(8.17)

gdzie: R₀ — granica plastyczności materiału przedmiotu w MPa, d — średnica przedmiotu w mm.

Siła F_IiH jest ograniczona sztywnością tokarki, na której obrabiany jest wał i dla tokarek ciężkich nie można przekraczać 60 kN. Wzór (8.14) jest słuszny dla stosunkowo małych wartości sumy krzywizn przedmiotu i narzędzia oraz dla sił F ^ 10 kN. Dla małych głębokości 6 wartości F obliczone z tego wzoru różnią się od doświadczalnych. Różnica ta jest większa dla większych średnic przedmiotu. Z tego względu wzór (8.14) jest przydatny jedynie do obliczeń przybliżonych.

Bardziej dokładną wartość siły docisku F, z uwzględnieniem warunku maksymalnej wytrzymałości zmęczeniowej i wzorów Hertza można obliczyć wg zależności opracowanej przez J. Jezierskiego w pracy (39).

W technologii nagniatania istnieje konieczność określania wartości sił docisku zapewniających, dla danego krążka i przedmiotu, uzyskanie wymaganej ze względu na wytrzymałość zmęczeniową głębokości zgniotu.

W tym celu można zastosować nomogram, opracowany przez B. Msa-HOBa [264], przedstawiony na rys. 8-5.

Dla przykładu określmy siłę F docisku krążka o D_k = 170 mm i promieniu zaokrąglenia R = 15 mm, niezbędną do umacniającego nagniatania wału ze stali średniowęglowej o d = 182 mm, w którym należy uzyskać głębokość umocnienia 6 — 3 mm.

W tym celu z nomogramu (część dolna) określa się dla R = 15 mm wartość ^xł*r_t = 0,033 i wg promienia krążka R* = 85 mm oraz promienia przedmiotu r = 91 mm wyznacza się sumę, stanowiącą wartość A

~ ₊ A | 0,0059 + 0,0055 - 0,0114 z/Cj. zr

F == 8,5 kN.

Następnie dla obliczonego A = 0,0114 i wymaganej wartości 6 * 3 mm znajduje się punkt I, którego położenie wyznacza szukaną siłę docisku