tartÓssÁgnÖvelŐ eljÁrÁsok

TARTÓSSÁGNÖVELŐ ELJÁRÁSOK

Bevezetés• Gépek működésekor a legtöbb igénybevétel elsősorban:

- a gépelemek felületét,- bizonyos vastagságú felületi rétegét

érinti.

+ A megmunkált felület mikrogeometriája kihat:- a gépelem kopásállóságára,- fárasztáskor feszültség gyűjtõ hatású.

+ A felületi réteget:- elsősorban surlódáskor,- fárasztáskor

éri károsodás.

• Az élettartam és üzembiztonság (megbízhatóság) növelése elérhetõ:- a konstrukció tökéletesítésével,- megfelelő anyagválasztással,- felületi minőség (FM) javításával, átalakításával.

TARTÓSSÁGNÖVELŐ ELJÁRÁSOK

ÉLETTARTAM NÖVELŐ ELJÁRÁSOK

A felületi minőség javítása (történhet) :

- Kérgesítő eljárásokkal (hőkezelésekkel, a felületi réteg edzésével)Ezek az eljárások a felületi réteg tulajdonságait

+ szénnel, nitrogénnel, krómmal, stb. elemmel való dúsítással (cementálás, nitridálás, nitrocementálás, difffúziós krómozás, stb.) és + a dúsított réteg edzésével változtatják meg.

- Feltöltő, felrakó hegesztésselCélja: az alkatrészek élettartamának és üzembiztonságának növelése, a hasznos

felületre felvitt jó üzemeltetési tulajdonságokat biztosító anyaggal.

- Alkatrészek működõ felületének bevonásávalFémes vagy nemfémes bevonatok felvitele.

- Felületszilárdítás mechanikai megmunkálással- az érdesség esetenként hatékonyabban csökkenthető, mint

forgácsolással;- a felületi réteg tulajdonságai hőkezelés nélkül is nagymértékben

javíthatók.

A tartósságnövelés céljából alkalmazott mechanikai megmunkálásokat felületszilárdító megmunkálásoknakfelületszilárdító megmunkálásoknak nevezzük.

Felületszilárdító megmunkálások

Számos elméleti és kísérleti eredménnyel bizonyítható, hogy ha az alkatrészek működő felületét

hideg-képlékeny alakítással szilárdítjuk (keményítjük), akkor

az élettartamuk megnő, azaz a koptató és korróziós, ill. fárasztó hatásoknak jobban ellenállnak.

A felületszilárdítás eredményeként a nagyobb élettartam az alábbi okokra vezethető vissza:

- nő a felület keménysége,- csökken a felület érdessége,- nő a hordfelülethányad,- az igénybevétel szempontjából kedvező maradó feszültség eloszlás jön létre.

A megmunkálandó felületet érõ hatások jellege szerint a felületszilárdító megmunkálás lehet:

- felületvasalás,- felülethengerlés,- ütőtestes felületszilárdítás.

6.1 Felületvasalás

a) jellemzői:A felület érdességének változását és a felületi réteg szilárdítását a megmunkálandó anyagnál jóval keményebb anyagú szerszám és a szilárdítandó felület csúszási súrlódásakor végbemenő kölcsönhatás eredményezi

6.1.1 KHF vasalása

Lényeg: a vasalószerszám gyémánt gömbszelet, mely méretezett rugósegítségével megfelelő nyomóerővel támaszkodik a vasalandó felületre.

Gép:Esztergaszerű gépeket alkalmaznak.

Szerszámanyag: gyémánt (1-2 karát nagyságú).

Mozgásviszonyok:

hasonló az esztergáláshoz

főmozgás:főmozgás:

forgó,

a mdb. végzi,

előtoló mozgás :előtoló mozgás :

egyenes vonalú ,

a szerszám végzi

6.1 Felületvasalás

6.1.1 KHF vasalása

A gyémántvasalás vázlata

b) Technológiai adatok:

A munkadarab anyagaTechnológiai adatok

minősége keménysége Szerszám sugár

Rs [mm]

Alakítási sebesség

v [m/min]

Előtolásf

[mm/ford]

VasalóerőP

[N]

Átvasalási szám

Szerkezeti acél HB 300 2-3 40-120 0,02-0,1 60-150 1-3

Közepes keménységű hőkezelt acél

HRC 20-35 2-3 30-150 0,02-0,1 80-120 1-2

Edzett, cementált acél

HRC 50-65 0,6-1-2 20-100 0,01-0,06 30-80 1

Alumínium ötv. HB 140-180 3-4 70-150 0,04-0,1 60-100 1-2

Bronz és réz ötv. HB 100-180 4 70-120 0,04-0,08 60-80 1

6.1 Felületvasalás6.1.1 KHF vasalása

KHF vasalása 1-4 20-150 0,02-0,1 30-150 1-3

c) Pontosság: IT 6-10 (függ az elõgyártmány pontosságától!)

d) Termelékenység: tg - hasonlóan számítható, mint esztergálásánál.

e) Felületminőség: KHF: Ra=0,04-0,16 µm

a felület érdességére.

a maradó feszültségre.

a felület mikrokeménységére.A technológiai adatok hatása

6.1 Felületvasalás 6.1.1 KHF vasalása

6.1.2 BHF vasalása

a) Jellemzői:

Belső hengeres felületek vasalásával:- a pontosság növelését,- a forgácsoláskor kialakított érdesség csökkentését,- a kopásállóság és- a kifáradással szembeni ellenállóképesség

fokozását érjük el.

Lényeg: a vasaló tüske és a vasalandó furat felülete között fedést hozunk létre, a tüskét a furaton átnyomva a felületi

rétegben képlékeny alakváltozást hozunk létre.

A gépgyártásban a BHF vasalásakor végbemenő méretváltozás szerint megkülönböztetnek:

- simító vasalást,-alakító vasalást.

6.1.2 BHF vasalásaSzerszámai:A furatvasalás általában állandó méretű, merev szerszámokkal történik.

A szerszám készülhet: színesfém vasalásakor:színesfém vasalásakor: - golyóscsapágy acélból- szerszámacélból

acélok vasalásakor:acélok vasalásakor: - keményfémbõl

A furatvasaló szerszám fő részei:1. alakító kúp2. kalibráló kúp3. hátsó kúp

6.1.2 BHF vasalása

A furatvasalás jellegét a mdb belső hengeres felületét érő terhelés határozza meg.A keletkező feszültségeket és alakváltozásokat a vastag falú csövek

szilárdságtana alapján vizsgálják.

p RD d

D

R d

Dr eH

eH

202

202

22 21

pr - rugalmas alakváltozást előidéző nyomás

ReH - a mdb anyagának folyáshatára

do - a mdb furatátmérője

D - a mdb külső átmérõje

Ha a furatvasalás célja elsősorban vagy kizárólag a felület érdességének javítása, akkor

elegendő olyan hatás, mely a furat felületi határrétegét a vasalás során rugalmassági határfeszültséggel terheli.

Az ehhez szükséges nyomás:

6.1.2 BHF vasalása

Ha a furatvasalás célja

az egész keresztmetszet maradó alakváltozásának létrehozása (alakító furatvasalás),

p RD

dk eH ln0

Jellegzetes alakváltozásokalakváltozások furatvasaláskor

a) Rugalmas alakváltozás

b) Rugalmas-képlékeny alakváltozás

c) Képlékeny alakváltozás a mdb teljes keresztmetszetében

d) Méretváltozást okozó Képlékeny alakváltozás a mdb teljes keresztmetszetében

az ehhez szükséges nyomás:

6.1.2 BHF vasalása

b) Technológiai adatok:- átfedés mértéke táblázatból G.6.3 tábl.- első alakító kúp opt = f(f/do) szög összefüggése G.423. old. ill. G.6.9 ábra- alakító erõ szükséglet:

Fvasalási = Falakváltozás + Fsurlódás + Fjárulékos alakváltozás

Az alakítókúp szögének hatása az alakító erőre

Az alakítókúp optimális szöge furatvasalásnálkülönböző viszonylagos átfedések és súrlódási tényezők esetén

6.1.2 BHF vasalása

c) Pontosság: általában IT 6-10

TT

E

ed

D

1

02

2

13

2

T - a furatok átmérőjének szóródása a furatvasalás előtt,T1 - a furatok átmérőjének szóródása a furatvasalás utánE - a mdb rugalmassági modulusae = 4Dm/3Dm - a mdb anyagának keményedési modulusa G.6.2 tábl.

Sorozatban gyártott alkatrészek furatainak vasaslásakor a méretek Szóródása csökken, a szóródás nagysága:

d) Termelékenység:

tg - az előtolástól (az alkalmazott szerszámgéptől ill. berendezéstől) függ.

6.1.2 BHF vasalása

e) Felületminőség:

A furat érdessége függ:

- az eredeti érdesség nagyságától,

- az alkalmazott átfedéstõl,

- az első (alakító) kúp szögének nagyságától.G.6.12 ábra

A felületi réteg keménységének növelése elsősorban

az alkalmazott átfedés nagyságától függ. G.6.13 ábra

A maradó feszültség eloszlása a sugár függvényében. G.6.14 ábra

6.2. Felületek hengerlése

a)Jellemzői:

Felülethengerléskor : a felület érdességének csökkenését és a felületi réteg szilárdí-tását a megmunkálandó anyagnál jóval keményebb szerszám és a szilárdítandó felület gördülési surlódásakor végbemenő kölcsönhatás eredményezi.

A felülethengerlést szinte mindenféle jellegzetes felület (KHF, BHF, alakos, sík) A felülethengerlést szinte mindenféle jellegzetes felület (KHF, BHF, alakos, sík) megmunkálására használják.megmunkálására használják.

Szilárdító hengerlés: elsősorban kifáradási szilárdság, ill. kopásállóság növelésére alkalmazzák.

A mdb és az alakító görgő érintkezésének geometriájából következik, hogy viszonylag kis erővel nagy felületi nyomást lehet elérni, ami elősegíti a képlékeny alakváltozások mélyebb behatolását az anyagba. Felkeményedés következik be, javul az érdesség, változik a méret.

Simító hengerlés:- a mdb hideg-képlékeny alakításával javítjuk a felületminőségi jellemzőket,- döntő mértékben az érdesség jelentős javítására törekszünk,- emellett a jelentkező felületkeményedés, kedvező maradó feszültségi állapot

csak járulékos előnynek tekinthető.

6.2.1 Simító és szilárdító hengerlés

Ha a görgőket merev rendszerbe foglaljuk: kalibráló hengerlés;

ha a terhelőrendszer rugalmas: simítóhengerlés.

Szerszám: golyó vagy görgő , a jelentős alakítóerők miatt a görgők támasztására is szükség lehet. (G.6.16 ábra)

Gép: - esztergán vagy célgépeken,

- csúcsnélküli eljárás (az előtolás sebességét az alakító görgő elfordítása eredményezi, a szög nagysága 1-5º-ig terjed

6.2. Felületek hengerléseSimító hengerlés

Jellegzetes felülethengerlési eljárásokEgygörgős hengerlőszerszám Egygolyós hsz Kétgolyós hsz

Kétgörgős hsz Kétgörgős hsz ferde elh. Kétgörgős simító hsz

Kétgörgős kúpos simító hsz Eszt. + egygolyós hsz Eszt. + simító kúpos hsz

b) Technológiai adatok:

Előírt felkeményedési mélység biztosítása:Ha feltételezzük, hogy a görgő és a mdb felületének érintkezése pontszerű, (Hejfec leegyszerűsített összefüggése alapján) az alakváltozott réteg vastagsága


lF

RF R l

eHeH

22 2

Az előtolás:

f Ca

NZ

g

2

C= 0,5-1 - az előírt érdesség függvényében2a - előtolásirányú lenyomatméretNg - átgörgőzési szám (3-15 az érdesség csökkenés mértéke függvényében)Z - görgők száma

Hengerlési sebesség: v=30-100 m/min

Érdesség csökkentése:Az érdesség csökkentéshez szükséges erő nagysága:


F m Dopt on

e e. sin 2

mo - Meyer keménység (acéloknál mo=1,14HB30-20 daN/mm˛)n - Meyer kitevő (acéloknál ~2,3)e=f(Ra,e) - előzetes felület érdességének függvénye (=2º-6º)De - egyenértékű golyóátmérő: egy olyan fiktív golyónak az átmérője,

mely sík felületen a lenyomattal egyenértékű nyomot hagy:

Dr D D

D Dr De

g m g

m gg g

2

2 HF - nél, ill. D SF - néle

Dm - mdb. átmérője;

Dg - a görgő átmérője; [KHF (+); BHF (-)]

rg - a görgő lekerekítési sugara;

Az előtolás: ugyanaz az összefüggés, csak C, Ng más értékű (Ng=20-60)

Hengerlési sebesség: v=30-100 m/min

6.3 Felületek ütőtestes szilárdítása

A felületminőség változását a megmunkálandó anyagnál keményebba megmunkálandó anyagnál keményebbanyagú, szabad vagy korlátozott mozgású ütőtestek és a szilárdítandóanyagú, szabad vagy korlátozott mozgású ütőtestek és a szilárdítandó felület ütközésekor végbemenő felület ütközésekor végbemenő dinamikus kölcsönhatásdinamikus kölcsönhatás eredményezi eredményezi.

Emiatt szokás dinamikus szilárdításnak is nevezni ezen eljárásokat.

Az elterjedt berendezések működési elve szerint az ütőtestekkel végzett felületszilárdítás történhet:

- szabadon mozgó ütőtestekkel (sörétezés),- kötött elhelyezésű ütőtestekkel.

Az ütőtestek a felületre ütéseket mérnek, melyek a felületi rétegben hideg-képlékeny alakváltozást eredményeznek. Az egyedi ütések nagyságát:

- az ütőtest tömege,- az ütési sebesség

határozza meg elsődlegesen.

6.2.2 Csúcsnélküli simítóhengerlés

a)Jellemzői:

Érdesség javítása az elsődleges cél.Szerszáma: hengeres görgő, két végén lekerekítéssel vagy enyhe kúppal. A alakítóerő jelentős,ezért görgőket a mdb.-ot körülvevően hármasával célszerű alkalmazni.A munkadarab tengelyét a két alakító és egy menesztő görgővel való érintkezés határozza meg.

b)Technológiai adatok A munkadarab forgatását és előtolását a menesztő görgő

surlódásos kapcsolata hozza létre. Az előtolás sebességét a két alakító görgő elfordítása (előtolószög) eredményezi (=1º-5º).Az előtolás: f=0,3-1,5 mm/ford.Hengerlési sebesség: v=30-100 m/min.

6.2.2 Csúcsnélküli simítóhengerlés

c) Pontosság: IT 7-10

b) Termelékenység

Igen termelékeny, mivel nagy előtolás lehetséges.

c) Felületminőség

Ra=0,04-0,63 µm,

keménység nő,

kifáradási határ nő,

nyomó maradó feszültség

Görgőzés után az érdesség csökken G.6.20 ábra

A görgő lekerekítési sugara rg , Rz G.6.21 ábra

Ra=f(F) G.6.23 ábra

Előtolás: f , Rz G.6.24 ábra

Fogások száma: G.6.25 ábra

6.3 Felületek ütőtestes szilárdítása

a) A sörétnyaláb ütközési energiáját:- gravitáció,- sűrített levegő,- mechanikus mozgás (forgó lapátkerekes mozgás)

révén nyerik.

A sörétek anyaga:- nagy Si tartalmú öntöttvas (olcsó, de gyorsan tönkremegy),- nagy széntartalmú acéldrót (drága, de tovább tart)

lehet.

A sörétek mérete:általában 0,5-2 mm, de 4-5 mm is lehet (kis

tömeg).A sörétnyaláb sebessége:

v=5-150 m/sA sörétezés végezhető:

gravitációs,pneumatikus,mechanikus

sörétező berendezéseken.

6.3.1 Felületek sörétezése


- 3-4 m magasból esnek a sörétek a megmunkálandó felületre,

- sörétátmérő d = 2-3 mm

- sörétnyaláb sebessége: v=5-7 m/s

- egyszerű, de kis termelékenységű eljárás,

- a felületszilárdító hatása kicsi (kis tömeg, kis sebesség).

- Gravitációs sörétezés:

Gravitációs sörétező berendezés

- sűrített levegő (p=5-6 atm) biztosítja a sörétek mozgását (sűrített levegő ált. van az üzemekben),

- sörétnyaláb sebessége: v=30-50 m/s,- viszonylag egyszerű kialakítású szerkezet, - közepes termelékenység (2-3x),-.felületszilárdító hatása közepes (nagyobb sebesség).

- Pneumatikus sörétezés

Pneumatikus sörétező fej


- nagy átmérőjű (D=300-1000 mm)

- gyorsan forgó (n=600-3500 1/min)

lapátkerék biztosítja a sörétek mozgását

- sörétnyaláb sebessége: v=70-150 m/s

- közepes bonyolultságú szerkezet,

- gyorsan elhasználódó lapát kerékkel

- magas termelékenységgel (20x),

- felületszilárdító hatása viszonylag nagy (igen nagy sebesség).

- Mechanikus sörétezés

Lapátkerekes sörétezők: kúpfogaskerekekhez (a), bütyköstengelyekhez (b)


c) Pontosság: IT 8-11

d) Termelékenység: gravitációs pneumatikus mechanikus

e) Felületminőség

Ra=0,63-25 µm,

nyomó maradó feszültség.

b) Technológiai adatok

Sörétezésnél a keményedett réteg vastagsága

din

ss

H

vdkl

sin

ds - a sörét átmérője,

Vs - a sörét sebessége,

- a megmunkált felület és a sörétnyaláb által bezárt szögHdin - a mdb anyagának dinamikus keménysége.


- Mechanikus sörétezés

6.3.2 Felületek szilárdítása forgó alakos ütőtestekkel

• A megmunkáló szerszám forgatásakor a röpítőerő hatására az ütőtestek szélső helyzetet foglalnak el egy adott kerület mentén.

• Ha az ütőtesteket átfedésbe hozzuk a megmunkálandó felülettel, az ütőtestek a felületre ütéseket mérnek, melyek a felületi rétegben hideg-képlékeny alakváltozást eredményeznek.

• Az egyedi ütések nagyságát:- az ütőtest tömege,- az ütési sebesség,- a fedés nagysága határozza meg.

• Lényegében az ütési impulzusváltozás nagysága határozza meg az alakváltozás mértékét.

a) Jellemzői

I C v f C - állandó (szerszámméret, ütőtest tömeg,, anyagjellemző),v - ütőtest sebességének felületre merőleges komponense,f - fedés

Az impulzus változás nagysága:

Sebesség és erőviszonyok sík felületek ütőtestes szilárdításakor

Az átfedés vázlata 1. munkadarab2. acélgolyó ütőtest3. oldalgyűrű4. golyókosár


Az ütőtest kialakítása szerint:- alakos,- gyűrű (méret és alakadó megmunkáláshoz, pl. menetek,

fogazatok szilárdítása), - golyó (tartósságnöveléshez a legelterjedtebb)

Acélgolyós tömörítő-szerszám

1. alaptárcsa

2. oldaltárcsa

3. golyókosár

4. acélgolyó ütőtest

5. szorítócsavar

6. munkadarab


Tömörítő szerszám

alakos gyűrű ütőtestekkel

1. munkadarab

2. alaptárcsa

3. alakos gyűrű ütőtest

4. felfogócsap


b) Technológiai adatok

átfedés: f=0,05-0,8 mm

ütőtest sebesség: v=12-40 m/s acél,

v=15-20 m/s öv.,

v=8-12 m/s, szinesfém

fajlagos ütésszám: Nü=30-70 ütés/mm˛

c) PontosságIT 7-10

d) Termelékenység

A felületszilárdítás hatékonyságát ill. az alakképzés termelékenységét az alábbiak határozzák meg:

- az ütőtest alakja és méretei,- az átfedés,- a szerszám kerületi sebessége,- az ütőtestek száma,- a szerszám előtolása,- a munkadarab kerületi sebessége,- a fogásszám,- a munkadarab anyaga.


u - a szerszám ütéseinek száma,nsz - a szerszám fordulatszáma, 1/mini - fogásszám,dmdb - a munkadarab átmérője, mmf - a szerszám előtolása, mm/fnmdb - a munkadarab fordulatszáma, 1/min.

Ra = 0,04-1,25 µmKeménységnövekedés

e) FelületminőségA felület mikrogeometriáját elsősorban a fajlagos ütésszám határozza meg:

Nu n i

d f nüsz

mdb mdb


A különböző felületszilárdító eljárások célkitűzésének, az elérhető pontosságnak, érdességnek, keményedésnek és élettartam növekedésnek összefoglalása:

Szilárdító

eljárás

Szilárdítás Pontosság Érdességi Keményedés Élettartam

célja IT osztály mélység % növekedés

Vasalás a, e, b, d, c 6-10 8-11

Ra=0,04-0,63

0,2-15 5-60 50-300

Hengerlés a, b, c, d, e 7-10 8-11

Ra=0,04-0,63

0,2-15 10-60 50-400

Sörétezés b 8-11 2-8

Ra=0,63-25

0,4-1,5 20-40 50-400

Forgó ütőtes-tes felület-szilárdítás

b, a, d, c 7-10 7-11

Ra=0,04-1,25

0,5-2,5 15-60 50-400

a- kopásállóság növelés b - kifáradási szilárdság növelés c - korrózióállóság növelés d - érdesség csökkentése - kalibrálás

tartÓssÁgnÖvelŐ eljÁrÁsok

Documents