4.1 Külső hengeres felület felületvasalása

(1)

Gépek működésekor ⇒ igénybevétel

4. Élettartam növelő megmunkálások (tartósság növelő)

• felületi

• felületi réteg

• belső keresztmetszet Felületi mikrogeometria (érdesség) hatással van a:

• kopásállóságra

• fáradási tulajdonságokra f ült é űjté ⇒kifá dá

Miskolci Egyetem

Gépgyártástechnológiai Tanszék

Dr. Maros Zsolt

zsolt.maros@uni-miskolc.hu

feszültséggyűjtés ⇒kifáradás

• működési tulajdonságokra

Tartósságnövelő megmunkálások célja:

A felületi réteg tulajdonságainak megváltoztatása

⇓

elsősorban képlékeny alakítással elsősorban képlékeny alakítással

Eredményeként megváltoznak a felületi réteg tulajdonságai:

• érdesség (felületi mikrogeometria)

• keménység

• maradó feszültségek Felületminőség:

a adó es ü tsége

• szövetszerkezet

(2)

A megmunkált felületet érő hatás szerint a tartósságnövelő megmunkálások lehetnek:

• felületvasalás

• felülethengerlés

• ütőtestes szilárdítás

⇓

• nő a keménység

• csökken az érdesség

• nő a hordfelület

Dr. Maros Zsolt

4.1 Külső hengeres felület felületvasalása

Csúszási súrlódás közbeni jelenségek játszódnak le a vasaláskor, melynek eredményeként:

• a felületi érdesség csökken (Rg ( _a_a))

• keménység nő

• felületi szilárdság nő

A forgácsoló technológiák: pl. • köszörülés

• Szuperfiniselés, hónolás

• tükrösítés

Miskolci Egyetem Dr. Maros Zsolt

• a felületi érdességet javítják

• a felületi réteg szilárdságtani tulajdonságait rontják

(3)

3

Felületvasalás

Szerszám:

mesterséges vagy természetes gyémánt

4

• egyetemes eszterga

• célgép Gép:

1: feszítő csavar

Dr. Maros Zsolt

zsolt.maros@uni-miskolc.hu 1

2: mérőóra (erő) 2

3: szerszám 4: munkadarab

Vasalószerszám

Gyémánt

• kemény

• μkicsi

• jó hővezető ^150° ^R1,2^;3,4 ^0°

3 2 1

0°

150° R3 35

1

2 3

hengeres gömbalakú

jó hővezető

• kicsi a hőtágulása

• nagyon kis érdességűre munkálható

120

1

a) b)

120

1 R3,35

• 1: vasaló gyémánt 2: foglaló fém

• rugalmas szerszámkonstrukció merev szerszámkonstrukció Lehet

• 2: foglaló fém

• 3: foglalat

• merev szerszámkonstrukció

(4)

Technológiai adatok

v_c: 25-200 m/min f: 0,02-0,2 mm/min F: 100-600 N

Felületi érdesség

• elméleti maximális érdesség: f²/8r

• tényleges elérhető érdesség: 0,04-0,16 μm Kemény anyagokhoz is alkalmazható:

Dr. Maros Zsolt

y y g

pl. edzett acélok (golyóscsapágy acél, 63-65 HRc)

Felületi érdesség

0.5 0.6

Ramμ

5200

2,MN/m 4600

Keménység

200 400 600

0.1 0.2 0.3 0.4

F, N

0 F, N

0 04 0 08 0 12 200 400 600 4000

34000

HVM

0.04 0.08 0.12

100 200 300

mm/ford

v, m/min f,

v, m/min f, mm/ford 100

0.04

200 0.08

300 0.12

(5)

Maradó feszültségek

300

0

köszörülés

m ,MN/m2

v_c= 93 m/min f = 0,08mm/min F= 196 N

-300

-600

-900

esztergálás

esztergálás+vasalás köszörülés+vasalás

σ F 196 N

Dr. Maros Zsolt

zsolt.maros@uni-miskolc.hu -1200

0 100 200 300 400

köszörülés+vasalás

l, m

4.2 Külső hengeres felület felülethengerlése

• szerszám: kemény (acél), szférikus vagy gyűrű alakú

• gördülő súrlódás történik

• kopásállóság és kifáradási határ javul Jellegzetes gőrgő alakok:

D_g= 20-200 mm R = 0,5-200 mm

(6)

Jellegzetes eljárások

1: egygörgős 2: egygolyós 3: kétgolyós 4: kétgörgős 5: kétgörgős

ferde 6: kétgörgős

simító 7: kétgörgős

kúpos 8: golyós + eszt

Dr. Maros Zsolt

8: golyós + eszt.

9: görgős + eszt.

Technológiai adatok

v_c: 30-90 m/min

F: 200-200000 N _e

r

e

r

f f

• pneumatikus

• hidraulikus

• rugós

Felületi érdesség: Ra= 0 01-1μm

Felületi érdesség: Ra 0,01-1 μm kb. tizedére csökken

(7)

Megelőző érdesség Görgő sugara

Dr. Maros Zsolt

1: eredeti érdesség: R_z= 80 μm 2: eredeti érdesség: R_z= 40 μm .

z

Erő, előtolás

Rmzμ , 1.0

1.2

Rz, µm 12 10 8

Fogások száma

0.4 0.6 0.8

2

8 6 4 2 0

1000 2000

F , N

0.2 1

fogások száma 2 4 6 8 10 12 14 16 0

(8)

A keményedett réteg vastagsága: 0,2-20 mm

• geometriai viszonyoktól

• technológiai adatoktól

• anyagminőségtől Függ:

( )

¹

2

2 21 1

1 3 3

4 ⁻

⎟⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛Δ Δ −

⋅ + +

⎟⎠

⎜ ⎞

⎝ +⎛ Δ

⋅

⋅ = a

arctg l a

l a

R l a

F

eH

π υ

Δl: a képlékenyen alakított réteg vastagsága F: görgőerő

Dr. Maros Zsolt

F: görgőerő

a: az érintkezési ellipszist helyettesítő kör sugara υ: poisson szám

R_eH: folyáshatár

Ábrázolva az összefüggést

Ha υ=0,3 és

a = f ⋅ e

akkor ₃ 33

( (

11 ν

) )

F R E

R a ⋅ − ⋅F⋅

= ν

ahol

r D d

R _w _g

1 2 2

1 = + +

a” ismeretében F/a²R leolvasható

„a ismeretében F/a R_eHleolvasható Pontszerű érintkezést feltételezve:

ReH

l F

= 2 Δ

(9)

4.3 Külső hengeres felületek ütőtestes szilárdítása

• szabad vagy korlátozott mozgású testek ütődnek a felülethez

• a réteg tulajdonságai dinamikus kölcsönhatás miatt változnak megg

Elterjedt eljárások:

• szabad ütőtestes: sörétezés

• Kötött elhelyezésű:

- szilárdítás forgó ütőtestekkel

Dr. Maros Zsolt

- szilárdítás vibrációs ütőtestekkel

• Sűrített levegő nyomása

• Forgó lapátkerék röptető ereje

• Gravitáció (saját tömeg)

Sörétezés

Ezek eredménye: mozgási energiával szilárdítanak Sörét: legtöbbször öntöttvas 0,5-5 mm

v: 70-150 m/s R : 6 3-25μm Technológiai adatok:

R_a: 6,3-25 μm Δl: 0,2-0,5 mm

(10)

Pneumatikus sörétező

Gravitációs sörétezés

Dr. Maros Zsolt

Forgó ütőtestes felületszilárdítás

• Szerszám: tárcsa szerű, a kerületén elhelyezett gyűrű vagy golyó alakú ütőtestekkel

• Gép: pl. eszterga, az ütőtestes berendezés a késtartó helyére foghatóy g

munkadarab alaptárcsa

alakos gyűrű ütőtest

1: alaptárcsa 2: oldaltárcsa 3: golyókosár 4: acélgolyó

5 ító

felfogócsap

5: szorítócsavar 6: munkadarab

(11)

• ütőtestek alakja és mérete

• az átfedés nagysága „h”

• v: kerületi sebesség

• ütőtestek száma

Az eljárást befolyásoló tényezők:

ütőtestek száma

• anyaga (acélgolyó)

• f, v_w

• Fogásszám

• munkadarab anyaga

A mikrogeometriát a fajlagos ütésszám határozza meg:

Dr. Maros Zsolt

s ü

w w

k n i N d π f n

= ⋅ ⋅

⋅ ⋅

k: a golyók száma

Elérhető érdesség, Ra= 0,02-0,05 μm

Az alakváltozás mértékére hat még:

• az ütőerő nagysága

• az ütési impulzus A felületi réteg tulajdonságait g j g

befolyásolja:

• a munkadarab anyaga

• ütések száma

• ütési impulzus

• szilárdítási technológia

N : 30-70 ütés/mm² Technológiai adatok:

h

N_ü: 30-70 ütés/mm h: 0,05-0,8 mm F: 5-120 N Technológiai adatok:

(12)

A keménység nagymértékben növekszik

1: v_sz: 41 m/s; h=0,15 mm 2: v_sz_sz: 41 m/s; h=0,05 mm; , 3: v_sz: 15 m/s; h=0,15 mm 4: v_sz: 15 m/s; h=0,05 mm

Dr. Maros Zsolt

4.4 Belső hengeres felületek hideg képlékeny megmunkálása

Cél:

• mikrogeometria

• Pontosság

• Felületi réteg tulajdonságai (keménység, hordozó felület,

maradó feszültségek)

Vasalás

• Golyóval vagy

y gy

• kúpos alakító elemmel

(13)

F

hátsó kúp kalibráló kúp

Kettős kúpos alakító elem:

D

F

f φ

Golyós:

merev (tömör) merev (szerelt)

alakító kúp

Vasalás történhet

f φd0

Dr. Maros Zsolt

Vasalás történhet rugalmas elemmel is

(ld. Külső felület vasalása) ^f ^f^v

F F

F f

Hengerlés

3 1

kosár alakító elem

alakító elem

• Golyóval vagy

• kúpos alakító elemmel

2

1 alakító elem (görgő) támasztó kúp

alakító elem (golyó)

p

(14)

l szerszám β

1 2 3 4

5 6

7 8

fúrórúdbefogó

Furathengerlő szerszám konstrukciója

/2 Morse

olaj kenés δ

α

Dr. Maros Zsolt

Ütőtestes

Ritkán, inkább csak nagy átmérők esetén

f f

f

n n

n