OBSER - PODSUMOWANIE WIADOMOŚCI WYNIESONYCH Z WYKŁADU :)

Informacje ogólne

Obróbka ścierna - rodzaj obróbki skrawaniem, w której narzędziem skrawającym jest ziarno ścierne luźne lub w postaci pasty, tarczy, osełki, papieru lub płótna ściernego. W tym przypadku liczba i geometra ostrzy skrawających nie jest zdefiniowana.

Obróbka erozyjna - rodzaj obróbki, który polega na usunięcia pożądanej części materiału poprzez wykorzystanie zjawisk erozyjnych - kontrolowanego "niszczenia" danej powierzchni.

OBRÓBKA POWIERZCHNI SWOBODNYCH + charakterystyka materiałów ściernych

Powierzchnie swobodne części maszyn są poddawane obróbce ściernej w celu bezpośredniej lub pośredniej poprawy ich cech eksploatacyjnych albo estetycznych.

W obróbce bezpośrednie realizowane są takie zadania jak:

Usuwanie zadziorów, zaokrąglanie ostrych krawędzi, oczyszczanie przedmiotów po obróbce cieplnej oraz powierzchni skorodowanych, a także usuwanie pokryć lirniczych i galwanicznych, zmiana naprężeń własnych po obróbce cieplnej, spawaniu, wprowadzenie do warstwy wierzchniej naprężeń ściskających i podwyższenie twardości. Do zadań pośrednich należy przygotowanie powierzchni do lakierowania.

W dogładzaniu narzędziem jest ziarno ścierne wchodzące w skład strumienia powietrza lub cieczy, bądź w skład past ściernych, taśm i kształtek ściernych.

Ten rodzaj narzędzi i urządzeń technologicznych umożliwia obróbkę powierzchni o złożonych kształtach różnych części maszyn.

Charakterystyka materiałów wykorzystywanych w ziarnach ściernych.

Materiały ścierne naturalne:

Diament naturalny (D) - jest chemicznie czystym węglem i krystalizuje się w układzie regularnym, ma największą twardość ze wszystkich naturalnych materiałów ściernych.

Twardość wg skali Mohsa wynosi 10, a wg metody Knoopa HK=20GPa.

Diament naturalny znajduje zastosowanie, głównie jako wgłębniki, obciągacze, ciągadła oraz do szlifowania i cięcia szkła, ceramiki, węglików spiekanych, tworzyw sztucznych,betonu itp.

Korund (AN) - składa się głównie z krystalicznego tlenku glinowego, od zawartości którego zależą jego własności skrawne.

Twardość wg skali Mohsa wynosi 9, a wg metody Knoopa HK=20GPa. Łamie się okrągło i blokowo, tworząc niezbyt ostre krawędzie skrawające.

Stosowany jest głównie w produkcji past do docierania i jako nasyp na płótna i papiery ścierne, a w narzędziach spojonych przede wszystkim do polerowania szkła optycznego, produkcji ściernic specjalnych (do szlifowania kulek łożyskowych.

Szmergiel (N) - najczęściej składa się z w 2/3 z korundu i w 1/3 z magnetytu i innych minerałów. Minerały te łamią się blokowo i na okrągło, tworząc niezbyt ostre krawędzie skrawające. Twardość wg skali Mohsa wynosi 8-9, a wg metody Knoopa HK=16-20GPa. Jego zastosowanie i wykorzystanie w przemyśle jest takie samo jak korundu.

Granat (G) - minerał, jest związkiem aluminium, żelaza, chromu, wapnia, magnezu, manganu z kwasem krzemowym. Przełam muszlowy ziarnisty tworzy szczególnie dużo krawędzi i wierzchołków. Twardość wg skali Mohsa wynosi 7, a wg metody Knoopa HK=13GPa. Jest stosowany do produkcji papieru i płótna ściernego, do obróbki drewna twardego i szlachetnego oraz w postaci luźnej do szkła optycznego.

Kwarc - podstawowym składnikiem jest dwutlenek krzemu z licznymi domieszkami w postaci wrostków innych minerałów. Najczęściej spotyka się odmiany bezbarwne, mlecznobiałe i szare. Występuje w postaci piaskowca, piasku kwarcowego, kwarcu żyłowego i kwarcytu.

Twardość wg skali Mohsa wynosi 7, a wg metody Knoopa HK= 4-8GPa.

Z piaskowca wyrabiane są osełki i toczaki do ostrzenia narzędzi gospodarskich.

Krzemień (KM) - jest skałą osadową i odmianą skały kwarcowej. Struktura krzemieni jest bardzo drobnoziarnista i niejednorodna. Przy łupaniu tworzy ziarna o bardzo ostrych krawędziach, jednak szybko tępiących sie przy pracy. Twardość wg skali Mohsa wynosi 7, a wg metody Knoopa HK= 4-8GPa. Jest jednym z najwcześniej poznanych i wykorzystywanych przez człowieka surowców mineralnych. Obecnie stosowany jest na nasypy papierów ściernych do obróbki materiałów niemetalowych, głównie drewna, skóry, szkła, ebonitu.

Materiały ścierne syntetyczne

Elektrokorund (Al2O3) - jest materiałem ściernym składającym się z krystalicznego tlenku glinowego Al2O3 zwanego korundem i niewielkiej ilości domieszek. Otrzymywany jest przez topienie boksytu lub tlenku glinu w piecach oporowo - łukowych. Twardość i ciągliwość należą do najważniejszych właściwości ziarna ściernego. Na obie te cechy wpływa sposób wytwarzania elektrokorundu (blokowy lub spustowy), a wiec wielkość poszczególnych oraz ilość obcych tlenków. Wraz ze wzrostem wielkości ziarna ciągliwość elektrokorundu zmniejsza się. Twardość wg skali Mohsa wynosi 9, a wg metody Knoopa HK= 16-21GPa.

W zależności od zawartości obcych tlenków np. TiO2, Fe2O3 rozróżnia się następujące rodzaje elektrokorundów:

Elektrokorund zwykły 95A - jest otrzymywany z wytopu boksytów, zawiera ok. 95% Al2O3, zabarwienie najczęściej szare, brunatne lub różowe do ciemnoczerwonego. Stosoy do operacji szlifowania zgrubnego, szlifowania w ciężkich warunkach pracy i przy stosunkowo grubych warstwach do zeszlifowania.

Elektrokorund półszlachetny 97A - pochodzi z segregacji elektrokorundu zwykłego lub szlachetnego, zawiera mniej zanieczyszczeń, niż elektrokorund zwykły, zabarwienie szare lub szarobrązowe. Stosowany jest do szlifowania materiałów o wytrzymałości na rozciąganie ok. 500MPa, stali stopowej, stali węglowej o zawartości 0,5%C i twardości do 60HRC.

Elektrokorund szlachetny 99A - jest otrzymywany z tlenku glinu o wysokim stopniu czystości  (powyżej 98,50 %), charakteryzuje się najwyższą czystością chemiczną (min. 99 %), zawiera najmniej domieszek, którymi są tlenki, ma barwę białą.

Elektrokorund cyrkonowy - powstaje w wyniku stopienia mieszaniny tlenku cyrkonu ZrO2 z tlenkiem aluminium  w dokładnie określonych proporcjach narzędzia z tego typu elektrokorundu mają barwę niebieską, względnie zieloną. Ściernice z elektrokorundu cyrkonowego ze spoiwem żywicznym i taśmy ścierne są stosowane do szlifowania zgrubnego przy dużych naciskach, do szlifowania ze zwiększonymi prędkościami oraz do obróbki stali nierdzewnych i wysokostopowych.

Elektrkorund chromowy CrA - otrzymuje się przez dodanie w procesie wytwarzania tlenku chromu Cr2O3. Obecność twardego roztworu chromu w tym materiale zwiększa wytrzymałość mechaniczną i zdolność ścierną ziarna

Elektrokorund tytanowy TiA - otrzymywany przy wytopie Al2O3 i Ti2O3 różni się od elektrokorundu zwykłego większą ciągliwością przy jednakowej mikrostrukturze. Można go uważać za elektrokorund zwykły wyższej jakości.

Korund spiekany - powstaje z drobno zmielonego tlenku glinowego lub boksytu (cząsteczki o wymiarach (5-25µm), który w konsystencji plastycznej wraz ze spoiwem zostaje wyciskany na gorąco. Korund spiekany posiada równomierną drobnokrystaliczną strukturę, kształt pręcikowy ziarn zapewnia lepsze zamocowanie ich w spoiwie, a przez to mniejsze zużycie ściernicy. Ściernice z korundu spiekanego, często z dodatkiem tlenku cyrkonu, ze spoiwem żywicznym służą przede wszystkim do szlifowania zgrubnego.

Monokorund - powstaje przez wykrystalizowanie go z odpowiedniego roztworu, np. siarczku glinowego. Wykazuje zbliżoną do elektrokorundu szlachetnego zawartość Al2O3 i nie różni się praktycznie od niego twardością. Charakteryzuje się on większą izometrycznością ziarn, ich ciągliwość jest również większa niż elektrokorundu szlachetnego. Ściernice z monokorundu wykazują tendencję do samoostrzenia, pracują tym samym z mniejszym zapotrzebowaniem mocy przy obróbce trudnoskrawalnych stali i stopów.

Elektrokorund sferyczny - ziarno zostaje wytwarzane przez rozpylanie roztopionego Al2O3 i ma kształt kuli wewnątrz pustej o średnicy do 5mm. Zastosowanie do obróbki miękkich i ciągliwych materiałów, jak skóra, guma, tworzywa sztuczne, metale niezależne itp.

Węglik krzemu (SiC) - oprócz elektrokorundu należy zaliczyć do najpowszechniej stosowanych materiałów ściernych. Jest on związkiem krzemu z węglem.

Twardość wg skali Mohsa wynosi 9,5, a wg metody Knoopa HK= 25GPa (może osiągnąć wartość 30).

Węglik krzemu występuje w dwóch odmianach różniących się barwą i stopniem czystości. Są to: węglik krzemu zielony i węglik krzemu czarny.

Węglik krzemu czarny 98C - nazywany również karborundem jest materiałem ściernym o wyższej twardości niż elektrokorund, ale w porównaniu z nim jest znacznie bardziej kruchy. Węglik krzemu czarny jest stosowany do produkcji narzędzi ściernych do szlifowania kruchych stopów żelaza z węglem, żeliwa, węglików spiekanych, a także do szlifowania metali kolorowych, np. aluminium, stopów, np.: brązu i innych, jak również do obróbki materiałów niemetalicznych np. beton, kamień, ceramika, szkło, tworzywa sztuczne, guma itp.

Węglik krzemu zielony 99C - nazywany również karborundem zielonym ma właściwości zbliżone do węglika krzemu czarnego 98C. Jego barwa jest czarna do zielono-czarnej, metaliczna błyszcząca. Jego kryształy są nieco twardsze niż w 98C i bardziej kruche ze względu na mniejszą zawartość domieszek, co powoduje lepsze samoostrzenie się narzędzia ściernego. Może być stosowany wszędzie tam, gdzie jest stosowany węglik krzemu czarny, ale ze względów ekonomicznych ( jest on znacznie droższy ) zalecany jest głównie do obróbki bardzo twardych materiałów jak węgliki spiekane, materiały ceramiczne, szkło, granit, marmur, kamienie szlachetne oraz do obciągania ściernic.

Diament syntetyczny - otrzymuje się go w procesie łączenia  grafitu i katalizatora (najczęściej żelazo, nikiel, kobalt) w specjalnych trudnotopliwych komorach , przy zastosowaniu wysokiego ciśnienia ok. 6,5 GPa i wysokiej temperatury, wówczas grafit przechodzi w diament. Typowe diamenty mają najczęściej wymiary do 0,4 mm, natomiast specjalnie prowadzona synteza pozwala otrzymać ziarna nawet do 1,2 mm. Posiada barwę od jasnożółtej do żółtozielonej, spowodowaną wrostkami atomów azotu w sieci krystalograficznej. Diament syntetyczny ma powierzchnię bardziej chropowatą niż diament naturalny, o dużej liczbie krawędzi i wierzchołków o mniejszych kątach wierzchołkowych. Ziarna takie odznaczają się więc lepszymi właściwościami skrawnymi.

Ściernice diamentowe ze spoiwem żywicznym zaleca się m.in. do szlifowania dokładnego węglików spiekanych i ostrzenia narzędzi skrawających.

Ściernice diamentowe ze spoiwem metalowym i ceramicznym służą m.in. do szlifowania węglików spiekanych, ceramiki, szkła, krzemu, skóry i gumy..

Regularny azotek boru (CBN) - super twardy materiał ścierny, drugi pod względem twardości, która wg metody Knoopa wynosi HK= 25GPa. Wytworzony podobnie jak diament syntetyczny, w specjalnych trudnotopliwych komorach , przy zastosowaniu wysokiego ciśnienia ok. 6,5 GPa i wysokiej temperatury. Regularny azotek boru ma większą odporność cieplną niż diament. Grafityzacja diamentu zaczyna się przy temperaturze ok. 800°C, natomiast regularny azotek boru jest stabilny do temperatury 1400°C. Powyżej tej temperatury następuje ponowna jego przemiana w odmianę heksagonalną.

Znajduje zastosowanie do szlifowania kształtującego i wykańczającego stali, żeliwa, stali nierdzewnych, stopowych, narzędziowych, metali niezależnych. Nadaje się przede wszystkim do obróbki trudno skrawalnych stali szybkotnących. Wykazuje, w przeciwieństwie do diamentu, odporność na chemiczne oddziaływanie żelaza, kobaltu i niklu w wysokich temperaturach. Wykorzystuje się go do obróbki tych grup materiałów, których nie można zadowalająco szlifować ani diamentem ( z powodu ograniczonej jego odporności na podwyższoną temperaturę), ani konwencjonalnymi materiałami ściernymi (ze względu na niedostateczną ich twardość).

Właściwości użytkowe ziarna określa kształ i wielkość.

Umowny kształt ziarna wyznaczają proporcje boków lah. Jednym ze współczynników kształtu ziarn jest współczynnik izometrii:

Natomiast wielkość ziarna jest określana na podstawie ilości oczek na 1 cal bieżący sita, przez które przechodziło ziarno, a zatrzymywało się na kolejnym sicie o drobniejszych oczkach.

SPOSOBY OBÓRBKI POW.SWOBODNYCH ZIARNAMI ŚCIERNYMI

Obróbka strumieniowo ścierna

Strumień wodno-ścierny napędzany jest sprężonym powietrzem. Strumień wydostaje się przez dyszę gdzie zostaje formowany, łatwo dociera do powierzchni w każdym miejscu. Zastosowania: oczyszczanie powierzchni, zmniejszanie chropowatości, przygotowanie pod powłoki malarskie i galwaniczne, przygotowanie powierzchni do klejenia. Utwardzenie warstwy wierzchniej do głębokości kilku milimetrów, a także korzystny rozkład naprężeń ściskających. Do niekorzystnych zmian w WW należy wzrost podatności na korozję, kopiowanie nierówności oraz zmniejszenie wydajności wraz z upływem czasu obróbki.

Obróbka odśrodkowo-ścierna

Ziarna lub inne cząstki ścierne rozpędzane są mechanicznie uzyskując energię kinetyczną przez wykorzystanie siły odśrodkowe i prędkości obrotowej. Proces obróbki tak sam jak przy wykorzystaniu dyszy. Zawiesina jest doprowadzana do wirnika, gdzie jest rozpędzana po czym wylatuje przez otwór nakierowany na przedmiot obrabiany. Zastosowanie przy obróbce duży powierzchni płaskich, gdzie dysza (tryskacz) jest mało wydajny.

Obróbka aerościerna

Ziarna ścierne są wprawiane w ruch poprzez doprowadzenie sprężonego powietrza od dołu pojemnika, wywołuje to efekt "unoszenia" się materiału ściernego. Zanurzone w nim części atakowane są przez ziarna znajdujące się w nie uporządkowanym ruchu przestrzennym. Moga zatem obrabiane być dowolnie złożone kształty.

Obróbka udarowo-ścierna

Obróbka ta polega na drążeniu materiału obrabianego przez zawiesinę ziarn ściernych doprowadzoną pod czoło narzędzia, którym jest koncentrator drgań. Drgania o częstotliwości ultradźwiękowej = 20kHz. Obróbka tym sposobem jest przeznaczone do drążenia wgłębień i otworów o różnych kształtach, szczególnie w materiałach ceramicznych.

SPOSOBY OBRÓBKI POW. NARZĘDZIAMI ELASTYCZNYMI

Obróbka polerowaniem mechanicznym

W tej obróbce występuje działanie sumy dwóch sił: siły adhezji (zależna od powierzchniowego naprężenia stycznego) i siły tarcia deformacji wierzchołków nierówności (zależna od siły nacisku i współczynnika tarcia).

Narzędzia polerskie to: tarcze filcowe i zszywane z krążków filcu, sukna oraz tarcze wentylowane. Nośniki mikroziarn to w pastach polerskich parafina, cerezyna, stearyna, terpentyna, woda. Prędkość polerowania tworzyw termoplastycznych wynosi 10do12 m/s a metali 20do40 m/s.

Obróbka ścierna w wygładzarkach proszkowych

Ziarna ścierne w wygładzarkach proszkowych w odróżnieniu od polerowania nie wchodzą w skład pasty, lecz wypełniają wnętrze wirującego pojemnika, tworząc na jego ściankach elastyczną warstwę ścierną, w której zanurzany jest przedmiot.

Zastosowanie do obróbki tulei, wytłoczek z wywiniętymi obrzeżami, wałki, koła zębate itp.

Obróbka magnetyczno-ścierna

Proces ten ma charakter wydajnościowo-gładkościowy, w którym ziarna o własnościach magnetycznych (kompozyty ceramiczno-metalowe) tworzą narzędzie elastyczne. Rolę elastycznego spoiwa tworzy właśnie pole magnetyczne. Cechą charakterystyczną jest tutaj to że każde ziarno ustawia się podczas obróbki dłuższą osią prostopadle do powierzchni obrabianej, czyli pozycje optymalną do pracy.

Obróbka przetłoczno-ścierna

Sposób obróbki wykorzystujące cechy charakterystyczne polerowania, ale prędkość jest mniejsza - nie przekracza 1 m/s. Proces polega na cyklicznym przetłaczaniu pod ciśnieniem mieszaniny ścierniwa i spoiwa plastycznego wzdłuż krawędzi.

SPOSOBY OBRÓBKI POWIERZCHNI SWOBODNYMI KSZTAŁTKAMI ŚCIERNYMI

Obróbka w wygładzarkach rotacyjno bębnowych

Wygładzarka klasyczna o poziomej osi obrotu obrabiane przedmioty i kształtki ścierne przemieszczają się względem pojemnika w strefie zsypu. Największa wydajność jest osiągana dla 65% napełnienia strefy zsypu - maksymalna intensyfikacja procesu. Skutki są bardzo zadowalające pod względem wygładzania powierzchni jak i nadawania jej połysku.

Obróbka w wygładzarkach rotacyjno-kaskadowych

Pojemnik obraca się wokół osi pionowej. Wykorzystywana jest siła grawitacyjna, dzięki której ziarno wraca do środka strefy obróbkowej.

Obróbka w wygładzarkach rotacyjno obiegowych

Ruch jest taki sam jak w wygł.bębnowej, ale osiągane są znacznie większe siły bezwładności - stąd też większa intensywność procesu.

Obróbka w wygładzarkach wibracyjnych.

Wygładzarki o drganiach płaskich. Cechują się dużą uniwersalnością technologiczną: umożliwia obróbkę powierzchni swobodnych zewnętrznych i wewnętrznych części o małych i dużych wymiarach. Pojemnik wygładzarki jest wprawiany w drgania harmoniczne o częstości nadrezonansowej - ruchy względne składników wsadu.

W celu zwiększenia intensywności obróbki można przedmiot obrabiany na stałe przymocować do pojemnika.

SZLIFOWANIE

Szlifowanie jest sposobem obróbki ściernej, polegającym na skrawaniu materiałów geometrycznie nieokreślonymi ostrzami bardzo licznych i przypadkowo rozmieszczonych ziaren z naturalnego lub sztucznego materiału ściernego, spojonych w narzędziu ściernym zwanym ściernicą. Szlifowaniu poddawane są różnego rodzaju metale i ich stopy: materiały ceramiczne, półprzewodniki, materiały pochodzenia organicznego, wysoką wydajność osiąga się przez zastosowanie wysokich prędkości - np. dla V=100m/s wydajność sięga 2000kg/h.

Narzędziami ściernymi spojonymi są ściernice i segmenty ścierne (osełki). Są to narzędzia o złożonej budowie, charakteryzuje je rodzaj materiału ściernego, wielkość ziarn ściernych, umowna twardość, struktura i spoiwo.

Szlifowanie jest procesem technologicznym, w którym materiał jest usuwany w postaci wiórów i charakteryzuje się specyficznymi cechami:

• nieuporządkowane rozmieszczenie bardzo dużej liczby ziaren ściernych na czynnej powierzchni ściernicy,

• nieciągłą krawędź skrawającą ściernicy

• zróżnicowany (nieregularny) kształt ziaren ściernych oraz ujemny kąty natarcia ostrzy wierzchołków ziaren,

• różną wysokość ostrzy ziaren ściernych na czynnej powierzchni ściernicy.

Struktura ściernicy - zwarta/średnia/otwarta numery N od 0 do 10. Wartość ta stosowana do obliczenia udziału ziarn ściernych w całej objętości narzędzia:

Vz=62-2N%

Objętość spoiwa - niezbędna do połączenia ziarn ściernych

Vs=2N-1,5t-8,5%

Twardość - zaelży od objętości spoiwa i porów. Narzędzie o strukturze zwartej może pracować przy naciskach jednostkowych większych niż narzędzie o strukturze otwartej. Mostki ułatwiają wyrwanie ziarna z struktury narzędzia.

Twardość ściernicy a twardość ścierniwa to są dwie odmienne rzeczy.

Umowna twardość jest to siła z jaką należy działać do zniszczenia mostków spoiwa.

Ściernica miękka to: Szybsze skrawanie, Gorsza jakość powierzchni obrabianej, Krótsza żywotność, Gorsze trzymanie profilu

 

Ściernica twarda to: Wolniejsze skrawanie, Niebezpieczeństwo karbowania i przypaleń powierzchni, Większy pobór mocy, Dłuższa żywotność, Lepsza gładkość powierzchni
Lepsze trzymanie profilu

Niskie twardości ściernicy do: Twardych materiałów, Dużych powierzchni styku ściernica-detal, Szybkiego zbierania dużych naddatków

Wysokie twardości ściernicy do: Miękkich materiałów, Małych, wąskich powierzchni styku ściernica-detal, Szlifierek o wysokiej mocy, Podwyższenia żywotności ściernicy

Sposoby szlifowania:

Przy szlifowaniu wzdłużnym, wgłębnym i kształtowy PO jest zamocowany w kłach szlifierki i napędzany z prędkością Vp. Szlifowanie bezkłowe odbywa się przy udziale tarczy prowadzącej przedmiot i odpowiedniej podpory utrzymującej przedmiot między ściernicą i tarczą prowadzącą. Szlifowanie wgłębne i kształtowe prowadzi się przy przesuwie ściernicy do przedmiotu.

Konstrukcje szlifierek charakteryzują się dużą sztywnością, dokładnością wykonania, tłumieniem drgań, znacznymi mocami napędów.

Rodzaje mechanicznego zużycia ziaren ściernych: a) ścieranie wierzchołków ziaren, b) wykruszanie powierzchniowe cząstek ziaren, c) pękanie ziaren, d) wyrywanie ziaren ze spoiwa.

Obciąganie - proces ostrzenia stępionej ściernicy. Odnowienie czynnej powierzchni przez usuwanie warstwy o grubości kilku wymiarom ziarna.

Wzrost wydajność towarzyszy także wzrost chropowatości powierzchni i zwiększone zużycie narzędzia. W celu zmniejszenia chropowatości bez znacznego zmniejszenia wydajności, stosuje sie proces wyiskrzania, czyli szlifowania ze zmniejszonym dosuwem ściernicy do przedmiotu.

ZGNIOT

Obróbka poprzez powierzchniowe odkształcenia plastyczne na zimno sosowana jest w przemyśle maszynowym w dwóch zasadniczych odmianach:

1. Polepszenia wykończenia powierzchniowego

2. Zwiększenia właściwości wytrzymałościowych

3. Poprawy kalibracji wymiarowej

EFEKTY NAGNIATANIA

• Chropowatość powierzchniowa di 0.05-0.10μm(Ra)

• Tolerancja 0.01mm lub dokładniej

• Wzrost twardości powierzchniowej HRc od 30% do 70%

• Powyżej 300% wzrost wytrzymałości na rozciąganie od zmęczenia materiału

• Eliminacja czynników napreeniowych, korozyjnych i pęknięć

• Zwiększenie odporności na korozje

• Eliminacja śladów obróbkowych, zadrapań i porów

• Redukcja tarcia powyżej 35%

• Redukcja poziomu hałasu

OBSZARY ZASTOSOWANIA NAGNIATAKÓW

Nagniatanie może być wykonywane na wszystkich powierzchniach tak wewnętrznych i zewnętrznych, które posiadają symetrie obrotowa (otwory, cylindry, stoki, itp.) a także na powierzchniach płaskich. Wykonuje się po obróbkach mechanicznych np. wierceniu, rozwiercaniu, wytaczaniu, toczeniu, szlifowaniu, itp.

KORZYSCI NAGNIATANIA W ODNIESIENIU DO TRADYCYJNYCH METOD

• Narzędzie nie jest kosztowne w odniesieniu do swojej trwałości.

• Żadnego wiórowego usuwania naddatku materiału.

• Obniżenie wartości chropowatości (grzbiety zostają spłaszczone a doliny wypełnione), przez co uzyskuje się powierzchnie skrajnie gładkie.

• Skrajne prędkości obróbki: 0.2-3.0mm/obr. dla narzędzi wielorolkowych,
0.05-1.0mm/obr. dla narzędzi jednorolkowych.

• Korzyści natury mechanicznej: wzrost odporności na korozje i twardości powierzchniowej.

• Nagniatak nie działa modyfikująco na wymiar poprzez ubytek, spełnia funkcje “kalibrującą” tolerancji obróbkowych i pozwala uzyskać stałe wyniki dla całej serii produkcyjnej.

• Nagniatak może być stosowana na tradycyjnych obrabiarkach, ręcznych lub CNC.

• Żywotność narzędzia jest nadzwyczaj długa, możliwa obróbka od 10.000 do 300.000 szt. bez naprawy narzędzia, wystarczy wymienić rolki, kiedy to konieczne.

Rodzaje nagniatania:

• kulowanie odśrodkowe - uderzania kulek o gotową część

• śrutowanie - strumień śrutu o prędkości 40-90m/s uderza w powierzchnię.

• Młotkowanie - cykliczne uderzenia bijaka w końcówkę nagniatającą. Młotkowaniem można uzyskać duże głębokości odkształceń plastycznych.

• Nagniatanie toczne - nagniatak ze sztywnym lub sprężystym dociskiem toczy się po nagniatanej powierzchni.

• Nagniatanie ślizgowe - nagniatak - najczęściej diament - jest dociskany i przesuwany po powierzchni wywołując tarcie ślizgowe i odkształcenia plastyczne nierówności.

• Metoda dwu- i trójrolkowa - walcowanie gwintów - przedmiot jest umieszczony pomiędzy dwoma lub trzema rolkami o stałej odległości od siebie i od

OBRÓBKA DOKŁADNOŚCIOWO GŁADKOŚCIOWA

Najczęściej stosowanym sposobem nadawania dokładności częściom maszyn jest szlifowanie. Oprócz ogólnych zalet, szlifowanie powoduje szereg niekorzystnych zmian, a głównie zmiany struktury metalograficznej WW wynikające z wysokiej temperatury tzw przypalenia szlifierskie, charakterystyczny ostry profil chropowatości, niezadowalającą chropowatość.

Stosuje się wówczas sposoby obróbi powierzchni o kinematyce kierowanej.

Sposoby z tej grupy poprawiają dokładność kształtu, wpływają na wymiar, gładkość powierzchni, profil nierówności, kierunkowość struktury, powstają naprężenia ściskające.

Docieranie

Jest to sposób obróbki, w którym między powierzchnię obrabianą a powierzchnię narzędzia wprowadza się zawiesinę ziarn ściernych. Podczas ruchu i docisku obu powierzchni występuje wzajemne ścieranie.

Na przebieg docierania wpływ ma:

• prędkość ruchu roboczego - od 1 do 20 m/s

• tor ruchu części względem docieraka

• własności zawiesiny ściernej - najczęściej stosowane węglik krzemu, i tlenek glinu, wielkość ziarn w granicach od 80 do 1 mikrometra. Typowe ciecze to olej maszynowy z naftą, tłuszcze zwierzęce, cerezyna

• rodzaj materiału docieraka- najczęściej żeliwo sferoidalne

• czas obróbki

Chropowatość w zależności od ziarnistości diamentu jest w granicach 0,2 do 0,006 Ra

Skutki docierania to głównie dokładny kształt, wymiar i gładkość. Na błędy kształtu części wpływają narzędzia, na dokładność wymiaru czas obróbki, na gładkość - wielkość ziarn ściernych w końcowym stadium obróbki. Po docieraniu występują naprężenia ściskają do kilkunastu mikrometrów w głąb materiału.

Gładzenie

Sposób obróbki głównie otworów lub powierzchni walcowych, za pomocą pilników ściernych zamocowanych na zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni głowicy.

Proces polega na złożeniu ruchu obrotowego i posuwisto-zwrotnego głowicy oraz docisku do powierzchni. Konieczne jest dostarczanie dużej ilości cieczy smarująco-chłodzącej.

Gładzenie stosowane jest jako ostatni krok obróbki.

W porównaniu ze szlifowaniem gładzenie charakteryzuje się:

- większa powierzchnią styku narzędzia z powierzchnia obrabianą

-nieznaczną wartością nacisku jednostkowego, nacisk 6-10 razy mniejszy

- większą liczbą pracujących jednocześnie ziarn ściernych, 100-2000 razy więcej

- znacznie niższa temperatura w strefie obróbki, szlifowanie 600-1000 st.C, przy gładzeniu skrajnie nie przekracza 250 st.C

- obfitością cieczy smarująco-chłodzącej

- wydajnością, czasem przekraczającą wydajność szlifowania

- możliwością obróbki kilku otworów jednocześnie

- krótkim czasem mocowania części na obrabiarce

Główne parametry obróbki:

- stosunek prędkości obwodowej do prędkości ruchu posuwisto-zwrotnego

- prędkość obwodowa - 20-70 m/min

- charakterystyka osełki - węglik krzemu, tlenek glinu i diament

- nacisk jednostkowy - duży naddatek (0,5-1,2 MPa), wykończające (0,2-0,5MPa)

- konstrukcja głowicy - ilość i liczba rzędów osełek

- czas obróbki

- ciecz : nafta, mieszanina nafty i oleju wrzecionowego

DOGŁADZANIE OSCYLACYJNE - SUPERFINICH

Dogładzanie oscylacyjne jest sposobem obróbki powierzchniowej ściernej, który polega na działaniu jednego lub kilku pilników ściernych na powierzchnię obrabianą.

Charakterystyczne cechy:

- kinematyka polegająca na złożeniu przynajmniej trzech ruchów z czego co najmniej jednej jest oscylacyjny

- docisk narzędzia do przedmiotu kilka razy mniejszy niż przy gładzeniu i niezmienny w czasie procesu jako skutek działania układu sprężystego

- zmiany zachodzące w warstwie wierzchniej zalegają na znacznie mniejszej głębokości.

- zastosowanie dogładzania jest najczęściej ograniczone do nadania najmniejszej chropowatości.

- wysoka ekonomiczność

- proste urządzenia obróbkowe, możliwość prowadzenia obróbki na uniwersalnych maszynach

- korzystny układ struktury geometrycznej powierzchni i struktury - wysokie własności użytkowe.

Dogładzanie charakteryzuje:

- nacisk pilnika rzędu 0,2-0,4 MPa, przy czym może być wyższy

- częstotliwość drgań 400-3000 /min

- amplituda drgań do 6 mm

- prędkość przedmiotu 3-40 m/min

- ciecz smarująco-chłodząca stanowi mieszaninę nafty z olejem

- ubytek materiału nieznaczny, często ograniczony do wysokości chropowatości = 2-4 mikrometrów.

Odmiany dogładzania:

- dogładzanie oscylacyjne taśmą

- dogładzanie oscylacyjne ze wspomaganiem elektrochemicznym

- dogładzanie oscylacyjne przy skośnym kierunku drgań względem osi części

- dogładzanie oscylacyjne przy drganiach kątowych osełki.

Skutki dogładzania to głównie podwyższenie gładkości i udziału nośnego powierzchni. Podwyższenie dokładności jest skuteczne przy dużym kącie opasania części osełką, przy długich osełkach i przy układzie kilku sztywno związanych osełek.

EDM

W obróbce elektroerozyjnej usuwanie materiału z części obrabianej następuje w wyniku erozji elektrycznej zachodzącej w czasie wyładowań elektrycznych pomiędzy elektrodami zanurzonymi w dielektryku płynnym. Jedną elektrodą jest materiał obrabiany, a drugą - eroda nazywana także elektrodą roboczą. Obróbce elektroerozyjnej podlegają materiały, których elektroczna przewodność właściwa jest większa od 0,01 S/cm.

W zależnościom przebiegu impulsów, ich parametrów oraz rodzaju materiałów elektrod, stosowane są różne biegunowości. W biegunowości prostej elektroda robocza jest połączona z biegunem ujemnym, a więc jest katodą, a przedmiot obrabiany jest anodą.

Przebieg wyładowania:

- po przyłożeniu napięcia w szczelinie powstaje niejednorodne i zmienne pole elektryczne o znacznym natężeniu. Niejednorodność pola wywołana jest nierównościami powierzchni elektrod, zmienna grubością szczeliny oraz niejednorodnością właściwości ośrodka dielektryka i produktów obróbki.

- W miejscach maksymalnego natężenia pola występuje koncentracja zanieczyszczeń dielektryka, co obniża wytrzymałość elektryczną ośrodka.

- Po osiągnięci Ug, następuje przebicie elektryczne i rozpoczyna się emisja elektronów z katody

- Przyspieszone w polu elektrycznym elektrony zderzają się z atomami ośrodka powodując ich lawinową jonizację udarową, tworzy się wąski kanał plazmowy wypełniony jonami i elektronami

- Przepływ prądu przez kanał powoduje wydzielanie ciepła, następuje parowanie ośrodka i utworzenie kanału pęcherza gazowego o powiększającej się średnicy

- Energia elektronów uderzających o powierzchnię anody, a jonów o powierzchnię katody, zamieniana jest na ciepło - wzrost temp elektrod do wyższych niż temp topliwości.

- Szybki wzrost ciśnienia i następnie jego spadek wzmaga parowanie roztopionego materiału

- Po wyładowaniu pęcherz gazowy kurczy się i dzieli na dwa przy elektrodach. Pęcherzyki zamykają się implozyjnie, co sprzyja usuwaniu materiału

- Pozostały metal w kraterze krzepnie.

- Po wyładowaniu następuje dejonizacja kanały międzyelektrodowego i cykl powtarza się w innym miejscu

Istnieje generator RC i tranzystorowy.

Gener.RC

Ug [V]	C[mikroF]
60-200	0,01-50
R[Ohm]	Energ wyład[J]
20-100	<10^-5-3,0
f. wyład
<100

Gener. Tranz

Ug [V]	I[A]
60-400	1-400
Czas impuls [mikrosek]	Czas przerw [mikrosek]
1-50000	5-50000
Gęstość prądu
<10

Zużycie elektrody jest większe przy obróbce na generatorze RC niż na tranzystorowym.

Najlepsze wyniki obróbki uzyskuje się dla elektrod miedzianych, miedzianografitowych, grafitowych i mosiężnych.

Dobry dielektryk charakteryzuje się:

duża stała dielektryczna

wysoka temperatura zapłonu

dobra zdolność gaszenia łuku

dobre właściwości chłodzące

nie agresywny chemicznie

nie wydziela trujących gazów

Najczęściej: Węglowodory płynne.

Największy wpływ na wydajność ma tzw. nadążność systemu automatycznego posuwu ER.

Cechy WW:

-im większa wydajności tym większa Ra. Możliwe do 0,1 mikrm. ale niewydajne.

-istnienie 3 warstw:

- warstwa biała - z przetopionego materiału, który nie został usunięty i ponownie zakrzepł. Zauważalna obecność cząstek ER i produktów pirolizy dielektryka. Drobnoziarnista, dendrytyczna struktura. Niższa twardość niż materiał wyjściowy.

-warstwa wpływów cieplnych - struktura martenzytyczna. Większa twardość (dyfuzja węgla z rozkładu dielektryka i duża szybkość chłodzenia.

- warstwa odpuszczona - mniejsza twardość, bo szybkość chłodzenia jest za mała aby zahartować.

Istnieją w WW naprężenia rozciągające, stąd na powierzchni powstają mikropęknięcia.

Właściwości użytkowe:

- Wytrzymałość zmęczeniowa maleje

- odporność na ścieranie po usunięciu warstwy białej

- odporność na korozje atmosferyczną, ale zmniejszenie odporności na korozję gazową.

Zastosowanie:

-części z materiałów trudnoskrawalnych i złożonych kształtach

- matryce kuźnicze

- formy wtryskowe

- kokile i formy odlew.

- stemple i wykrojniki

- oczka ciągarskie

- tłoczki hydrauliczne

WEDM

Wycinanie elektroerozyjne WEDM, jest odmianą obróbki elektroerozyjnej EDM, w której elektrodą roboczą jest cienki drut o średnicy 0,02-0,5 mm z mosiądzu, miedzi, wolframu, molibdenu lub drut z pokryciem. Przedmiot obrabiany jest mocowany na stole, który najczęściej jest przemieszczany w kierunkach wzajemnie prostopadłych. Ze względu na zużycie elektroerozyjne drut jest przewijany ze szpuli do pojemnika z prędkością 0,5-20 m/s.

Do podstawowych cech WEDM należą:

- uniwersalność elektrody, a więc wyeliminowanie konieczności wykonania elektrod o złożonych kształtach

- eliminacja konieczności uwzględniania konieczności zużycia elektrody roboczej

- możliwość wykonywania skomplikowanych kształtów o bardzo małych wymiarach.

- wysoka elastyczność produkcyjna obrabiarki

- wysoki stopień automatyzacji

- eliminacja niebezpieczeństwa pozaru

- wysoka dokładność ( od 0,02 do 0,001 mm)

- wysoka gładkość (2,5-0,5)

ECM

Elektrochemiczne sposoby obróbki oparte są na zjawisku roztwarzania anodowego powierzchni obrabianej. Przedmiot obrabiany podłączony jest do dodatniego, a elektroda robocza do ujemnego bieguna źródła prądu stałego.

W przestrzeń międzyelektrodową wprowadzany jest elektrolit. W procesie elektrolizy potencjał anody (przedmiotu) przesuwa się w kierunku dodatnim od pot.równowagi o E_A. potencjał katody przesuwa się w kierunku ujemnym o E_K. Zmiana warunkuje:

Na anodzie: procesy roztwarzania metalu, który w postaci jonów przechodzi do roztworu i łączy się do postaci wodorotlenków.

Na katodzie: procesy wyładowania kationów, w wyniku czego wydziela się wodór.

Drążenie - usuwanie produktów obróbki odbywa się na drodze hydrodynamicznej w wyniku przepływu elektrolitu z prędkościami rzędu 10 m/s.. Prędkość roztwarzania powierzchni anody w kierunku normalnym:

- wydajność prądowa procesu roztwarzania anodowego

- równoważnik elektrochemiczny materiału obrabianego

- gęstość materiału

- gęstość prądu na anodzie w punkcie A

- współczynnik obrabialności elektrochemicznej materiału w danych warunkach obróbki, równy objętości rozpuszczonego materiału przy przepływie 1 As elektryczności

Fazy obróbki:

- faza stanu przejściowego - kształt powierzchni obrabianej dąży do pewnej, ściśle określonej powierzchni asymptotycznej z=F(x,y)

- faza stanu ustalonego - powierzchnia obrabiana przesuwa się równolegle w głąb przedmioty ze stałą prędkością równą prędkości dosuwu elektrody.

Dokładność obróbki zależy od wielu wzajemnie zależnych czynników:

- geometrii elektrody roboczej

- parametrów obróbki (elektrycznych, hydrodynamicznych, klimatycznych)

- czasu obróbki

- własności elektrochemicznych elektrolitu i ich stabilności

- hydrodynamiki przepływu

- początkowej geometrii powierzchni obrabianej

Błąd zależy od błędów pośrednich:

- ustawienie elektrody (10-20%)

- zmiany parametrów elektrolitu na wejściu do szczeliny (30-40%)

- zmiany parametrów elektrolitu podczas przepływu przez szczelinę (15-20%)

- zmiany hydrodynamiki przepływu (15-20%)

- odkształcenia sprężyste i termiczne (10-15%)

Dokładność dla drążenia: 0,1-0,3 mm

Dla obróbki wykańczającej: do 0,02mm

W celu podwyższenia dokładności stosuje się czasem impulsowy prąd z impulsowym przepływem elektrolitu i ze sterowanym, nieciągłym przesuwem elektrody. A także przez doprowadzenie gazu obojętnego do elektrolitu.

Chropowatość : Ra=0,63-0,16 mikrometra. Zależy od:

- gęstości prądu

- własności fizykochemicznych materiału obrabianego

- składu i własności elektrolitu

- warunków hydrodynamicznych

- składu i stanu produktów rozpuszczania anodowego

W MIARĘ WZROSTU GĘSTOŚCI PRĄDU MALEJE CHROPOWATOŚĆ I GŁĘBOKOŚĆ NADTRAWIEŃ.

Zalety:

-możliwość ekonomicznej obróbki dowolnych metali i ich stopów, niezależnie od składu chemicznego i własności mechanicznych

-obróbka części o złożonych kształtach wykonywanych z materiałów trudnoskrawalnych.

- usuwanie zadziorów, zaokrąglanie krawędzi i wygładzenie części, szczególnie w miejscach trudnodostępnych, czyli zaoszczędzenie czasu przez wykluczenie pracy ręcznej

Wydajność obróbki ECM jest 5-15 razy większa niż ob.skrawaniem

Koszt 2-7 razy mniejszy

---