Vasalás, csúszó relatív elmozdulással

A felületszilárdítást a lokális hideg képlékeny alakváltozás hozza létre, a szerszám aktív felületének a munkadarabhoz nyomása hatására. Az alakított felületben megnő a díszlokáció sűrűség, növekszik az alakított réteg mikrokeménysége. Ez a keménységnövekedés kopásállóság növekedést is eredményez. A műveletek többségénél a felületi érdesség is javul, ezért gyakran használatosak a sorozat és tömeggyártásban, pl. nagyméretű Diesel motorok főtengely rádiuszait görgőzik, a nagyobb kifáradási szilárdság elérésével növelik azok élettartamát.

A megmunkálások három nagy csoportba sorolhatók a szerszám és a munkadarab relatív elmozdulási viszonyai alapján.

A három fő csoport:

 vasalás, csúszó relatív elmozdulással,

 hengerlés, gördülő relatív elmozdulással,

 ütőtestes szilárdítás.

2.7.1 Vasalás, csúszó relatív elmozdulással

Felületvasaláskor a szerszám működő és a munkadarab alakítandó felülete közötti átfedés

 furatvasalás a teljes kontúrt vasaló keményfém alakító testtel (esetenként üregeléssel művelet kombinációban).

A vasaló tüskével végzett furatvasalás feltétele, hogy az alkatrész anyaga képlékenyen jól alakítható legyen.

Megmunkálási cél szerint meg lehet különböztetni:

 simító vasalás (érdességcsökkentés kis átfedéssel),

 felület vasalás (alakítás meghatározott rétegmélységben),

 alakító vasalás (alakítás teljes keresztmetszetben), amikor a munkadarabnak nem csak a felületi rétegében számottevő az alakító hatás.

A szuperkemény szerszámmal végzett vasaláskor az alakító elem kis lekerekítési sugarú gömb felületű szintetikus gyémántbetét. A gyémánt kedvező súrlódási és egyéb fizikai tulajdonságai miatt erősen ötvözött, edzett acélok (HRC 60) alakítására is jól használható. Legtöbbször esztergagépet használnak gyémántvasaláshoz. A szerszámot a késtartóba fogják, és a gyémánt (karbonádó) vasalószerszámot (3) állítható rugóerővel (1) szorítják a munkadarab (4) felületéhez 2.7.1 ábra. Ez a felületi csúsztató feszültségek kialakításával jár.

102 JÁRMŰGYÁRTÁS FOLYAMATAI II.

www.tankonyvtar.hu  Takács János, BME

2.7.1. a. ábra: Vasalás elve gyémánt (karbonádó) 2.7.1. b. ábra: Vasalás szerszáma és munkadarab fotója szerszámmal esztergán 4

Az előzőekben bemutatott eljáráshoz hasonlóan, de a csúszó súrlódási kapcsolatot gördülőre változtatva a Hegenscheidt kifejlesztette „Hawking Superfinishing Technology”-t a felületszilárdító görgőzést, ahol a golyó, mint gördülő elem hidraulikusan van megtámasztva, úszik a hidraulika folyadékban (2.7.2. ábra). A módszer tág anyagféleségeken, széles átmérő és hossztartományban, hengeres (furatban is), gömb és sík felületeken is használható, elérhetővé teszi az Ra< 0,1 μm felületi érdesség elérését.

2.7.2. ábra: Vasalás hidraulikusan megtámasztott golyóval esztergán, és a felület megmunkálás előtt és után (Forrás: Hegenscheidt 8)

2. JÁRMŰGYÁRTÁSI SZERSZÁMOK TERVEZÉSI, GYÁRTÁSI, ÉLEZÉSI JELLEMZŐI 103

 Takács János, BME www.tankonyvtar.hu

Az üregelés-vasalás műveletkombináció előnyösen használható fel hengeres furatok nagyobb pontosságú, jó felületi minőségű és gazdaságos gyártásában. A nagyfedésű vasalás után a munkadarab végein jellegzetes tölcsészerű alakhiba mérhető, amely esetenként kizárja a művelet alkalmazhatóságát 2.7.3. ábra.

Az alakhiba csökkentéséhez célszerű tanulmányozni a folyamatot. A modellezéshez vágjunk ki egy szegmenst a munkadarabból és tekintsük ezt egy rugalmas-képlékeny alapra fektetett tartónak. A rugalmassági határig terhelve ezt a tartót, felhasználhatjuk a rugalmas szál differenciálegyenletét az alakváltozások, nyomatékok és nyíróerők meghatározására. A megoldáshoz azonban szükség van a megfelelően megállapított peremfeltételek ismeretére 2.7.4. ábra.

Mérésekkel is alátámasztható, hogy a munkadarab maximális radiális deformációja

„W_(z) max” – szokásos munkadarab befogás esetén – a szerszám útja „-Z” mentén kezdetben késik a szerszám (legnagyobb átmérőjű) kalibráló-szalagjához viszonyítva és csak a művelet végén előzi meg a szerszámot. Ez a jelenség a tartó széleinek kisebb ellenálló képességével van kapcsolatban és döntően ez az oka a keletkező alakhibáknak is. Az alakhiba csökkenthető, ha a művelet során fellépő feszültségváltozásokat, illetve az ezeket előidéző okokat csökkentjük. Módszere lehet külső terhelések működtetése (pl.: hidraulikus henger tengelyirányú, húzó előfeszítése) a megmunkálás során, kis hajlító nyomatékot adó készülék felfekvő felületek kialakítása, illetve a fedés (a) csökkentése.

2.7.3. ábra: A nagyfedésű vasalás alakhibája 2

Ha kis fedés esetén csak a rugalmassági határig terheljük a munkadarabot az alakhibák elenyészőek, bár ekkor rendszerint az egy lépésben elérhető érdesség javulás nem elegendő.

104 JÁRMŰGYÁRTÁS FOLYAMATAI II.

www.tankonyvtar.hu  Takács János, BME

Ezért célszerű több azonos méretű vasalógyűrű használata a szerszámon, mégpedig olyan tengelyirányú távolságra egymástól, hogy az egyik szerszámelem okozta kontaktus nélküli deformáció hulláma már lecsengjen a következő gyűrűig. Így a további gyűrűk is rugalmas előfeszítés mellett csökkentik az érdességet. A célszerű gyűrűszám és elhelyezés függ a munkadarab anyagától, a kenőanyagtól, a munkadarab és szerszám geometriai jellemzőitől, valamint a készülék típusától és a munkadarab felfüggesztési módjától. Ez utóbbinál a peremfeltételként meghatározott „Mo” nyomaték hatása kisebb, ha az „sM” felfekvő felület átmérőjének nagyságából következő távolságot csökkentettük 2.7.4. ábra.

2.7.4. ábra: A hengeres furat vasalás peremfeltételei a kontaktus nélküli deformáció kialakulásakor 6

Kísérletek szerint, C 45 anyagon 4…5 vasalógyűrűvel (illetve egy gyűrű 4…5 járatásával), megfelelő előgyártás esetén Ra<0,2 µm elérhető 2.7.5. ábra.

A furatvasalásnál a szerszám jellemző hossztengely irányú relatív elmozdulása, a súrlódás következtében, a felületi rétegben tengelyirányú húzó maradó feszültséget is eredményezhet, ami bizonyos terhelési esetekben a kifáradási határt csökkenti. Ezért fontos a megmunkáló eljárás és a használati terhelési követelmények összehangolása.

2. JÁRMŰGYÁRTÁSI SZERSZÁMOK TERVEZÉSI, GYÁRTÁSI, ÉLEZÉSI JELLEMZŐI 105

 Takács János, BME www.tankonyvtar.hu

2.7.5. ábra: A kiinduló felületi érdesség csökkenése a vasalószerszám járatainak (1-3-ig) növelésével 6