Calitatea suprafetelor

Capitolul 3 Calitatea suprafeţelor obţinute prin prelucrare mecanică

Capitolul 3

CALITATEA SUPRAFEŢEOR OBŢINUTE PRIN PRELUCRARE MECANICĂ 3.1. Criterii de apreciere Suprafaţa pieselor obţinute prin prelucrare mecanică are o structur ă complexă, alcătuită din straturi succesive a şa cum este prezentat în figura 3.1; stratul exterior I (grosime 2…3 Å) este este constituit din molecule molecule de gaz adsorbite adsorbite şi ăţire şi degazare; nu poate fi îndep ărtat chiar dacă se aplică metode speciale de cur ăţ

stratul II (grosime 10…50 Å) este format din particule slab legate între ele (oxizi, nitruri, impurităţi) a căror compoziţie şi structur ă depind de metoda de prelucrare, temperatur ă, fenomene superficiale care au loc în timpul prelucr ării; stratul III (grosime 1…50 µm) este format din materialul de bază ecruisat în procesul de îndepărtare a aşchiei prin deformare plastică la rece; gradul de ecruisare este maxim spre exterior (unde pe o adâncime mic ă structura cristalină poate fi distrusă − “strat de curgere”) şi scade treptat spre interior, pân ă se ajunge la materialul de bază neafectat de procesul de prelucrare mecanic ă. Calitatea suprafeţelor pieselor este o caracteristică importantă pentru comportarea acestora în exploatare şi poate fi apreciată prin două categorii de criterii: -

criterii geometrice

macroneregularităţile

şi

−

macroneregularit ăţ i, ondula ţ ondula ţ ii ii şi ăţ i, şi rugozitate;

ondulaţiile

se încadrează în limitele preciziei

dimensionale; rugozitatea se apreciază prin parametrii uzuali (abaterea medie aritmetică a profilului Ra şi înălţimea medie a microneregularit ăţilor Rz ) şi depinde de opera ţia finală de prelucrare mecanic ă; 45

TEHNOLOGII DE FABRICATIE 2

Fig. 3.1. Structura stratului superficial

-

criterii fizico-mecanice

− structur ă ,

duritate şi şi tensiuni reziduale;

acţiunile mecanică şi termică generate de procesul de a şchiere conduc la apari ţia zonei III în care structura difer ă de cea a materialului de baz ă şi în care sunt prezente tensiuni reziduale iar iar duritatea este mai mare mare decât în materialul de de baz ă.

3.2. Influenţa calităţii suprafeţelor asupra comport ării în exploatare a pieselor Influenţa calităţii suprafeţelor se manifest ă în principal asupra urm ătoarelor rezisten ţ a la oboseal ă , caracteristici de exploatare: rezisten ţ a la uzare a pieselor , rezisten ţ rezisten ţ rezisten ţ a la coroziune şi caracterul ajustajului.

3.2.1. Influenţa calităţii suprafeţei asupra rezistenţei la uzare.

Rezistenţa la uzare depinde în principal de duritatea şi de rugozitatea suprafeţei; deşi aparent ar trebui ca rezisten ţa maximă la uzare s ă se obţină pentru valori cât mai ridicate ale durităţii şi valori cât mai reduse ale rugozit ăţii, pentru ambele criterii există valori optime ce conduc la o uzur ă minimă, a şa cum rezultă din figura 3.2. Dacă stratul are duritate mai mare decât cea optim ă, fragilitatea ridicată 46


favorizează desprinderile din strat şi datorită variaţiei durităţii pe adâncimea stratului se ajunge la valoarea optim ă pentru duritate.

Fig. 3.2. Influenţa rugozităţii şi durităţii suprafeţei asupra comport ării la uzare

Dacă suprafaţa are rugozitate mai mic ă decât cea optim ă, vor avea loc fenomene de aderenţă şi deprinderi de particule, astfel c ă rugozitatea cre şte şi se ajunge la valoarea optimă pentru rugozitate. Pentru cre şterea rezistenţei la uzare, microneregularităţile suprafeţei trebuie să aibă o anumită formă şi orientare ceea ce asigur ă o aderenţă bun ă a lubrifiantului împiedicându-se realizarea contactului metalic direct. Uzarea este un fenomen complex care este influen ţat şi de alte caracteristici cum ar fi natura fazelor componente ale suprafe ţelor în contact, de procesele termice, de compuşii chimici care se formează etc. Pentru creşterea rezistenţei la uzare după prelucrarea mecanică se aplică operaţii tehnologice speciale (sablare, oxidare, fosfatare, tratamente termice t ermice termochimice etc.) 3.2.2. Influenţa calităţii suprafeţei asupra rezistenţei la oboseală.

Rezistenţa la oboseal ă este influenţată în principal de rugozitatea suprafe ţei şi de starea de tensiuni din strat. str at.

Microneregularităţile suprafeţei reprezintă concentratori de tensiuni, astfel că rezistenţa la oboseal ă cre şte dacă prin prelucr ările mecanice finale se ob ţine o rugozitatea redusă. Influenţa rugozităţii este mai puternică în cazul materialelor metalice cu rezisten ţă mecanică ridicată cum sunt oţelurile aliate şi/sau tratate termic. In cazul materialelor cu plasticitate ridicată efectul de concentrare al tensiunilor al microneregularităţilor este atenuat de deformarea plastic ă locală în zona concentratorilor şi redistribuirea tensiunilor, adică materialul ‘’se apăr ă’’ de rupere prin deformare. La fontele cenu şii, maleabile şi nodulare întreruperea 47


masei metalice de baz ă de formaţiunile de grafit din structur ă constituie concentratori de tensiuni mai puternici decât microneregularităţile suprafeţei, astfel că influenţa rugozităţii asupra rezistenţei la oboseal ă este redus ă. Tensiunile mecanice de compresiune din stratul superficial determin ă creşterea rezistenţei la oboseal ă deoarece la acelea şi solicitări exterioare tensiunile totale de întindere (care rezult ă prin însumarea cu tensiunile reziduale şi produc iniţierea fisurilor de oboseal ă) au valori mai reduse. De aceea la fabricarea pieselor solicitate la oboseală se aplică operaţii tehnologice finale cum ar fi sablarea, deformarea plastic ă superficială cu role, ecruisare cu alice, c ălire superficială, nitrurare etc., care asigur ă obţinerea tensiunilor mecanice de compresiune în strat.

3.2.3.Influenţa calităţii suprafeţei asupra rezistenţei la coroziune. Procesele de coroziune chimic ă sau electrochimică au o vitez ă cu atât mai mare cu cât nivelul energiei libere în suprafa ţa materialului este mai ridicat. Aceasta înseamn ă că structurile metalografice în afar ă de echilibru, neuniformitatea structurală, deformarea plastică, tensiunile reziduale, rugozitatea mare, prezenţa incluziunilor nemetalice şi a impurităţilor reduc rezistenţa la coroziune. Rezult ă că suprafeţele pieselor supuse ac ţiunii mediilor agresive trebuie prelucrate prin metode care asigur ă o rugozitate cât mai mic ă şi deformaţii minime ale stratului superficial. 3.2.4. Influenţa calităţii suprafeţei asupra caracterului ajustajului.

Caracterul ajustajului (cu joc sau cu strângere) este influen ţat de rugozitatea suprafeţei deoarece prin te şirea vârfurilor microneregularităţilor se produce mic şorarea strângerii şi mărirea jocului; la proiectarea ajustajelor se vor prescrie valori S pentru strângere şi valori J pentru joc care ţin seama de acest fenomen după cum urmeaz ă: S = R1 max + R2 max) , = S c – 0,7( R

(3.1)

J = R1 max + R2 max) , = J c + 1,2( R

(3.2)

în care: S c şi J c sunt valori teoretice calculate pentru strângere respectiv

48


pentru joc, iar R1 max şi R2 max – rugozităţile suprafeţelor în contact. Pe baza celor ar ătate rezultă că obţinerea unei comport ări bune în exploatare a pieselor este necesar ă realizarea unei calit ăţi corespunzătoare a suprafeţelor ce se stabile şte pe baza condi ţiilor concrete de exploatare.

3.3. Influenţa factorilor tehnologici asupra calit ăţii suprafeţelor la prelucrarea mecanic ă Din punct punct de vedere al prelucr ărilor mecanice este important ca pe lâng ă precizia dimensională s ă se asigure o rugozitate corespunz ătoare scopului propus. Aprecierea corectă a rugozităţii optime este importantă din punct de vedere economic deoarece rugozit ăţile foarte mici impun operaţii finale de prelucrare caracterizate de o productivitate redus ă cum ar fi: lepuirea, honuirea, rodarea etc. In cele ce urmeaz ă se va prezenta influen ţa factorilor tehnologici asupra rugozităţii, pentru ca pe aceast ă bază să se poată stabili prelucr ările necesare şi parametrii acestora. 3.3.1. Influenţa factorilor tehnologici asupra calităţii suprafeţei la prelucrarea cu scule aşchietoare metalice.

In cazul prelucr ărilor cu scule aşchietoare metalice calitatea suprafe ţei este influenţată de geometria p ăr ţii active a sculei, parametrii regimului de a şchiere, caracteristicile mecanice ale materialului piesei, rigiditatea sistemului MUDSP, apariţia vibraţiilor, prezenţa lichidelor de r ăcire; influenţa fiecărui factor enumerat este complexă şi se manifestă în interdependenţă. Geometria părţii active a cuţitului influenţează în special prin raza la vârf r, unghiul de atac

χ şi unghiul de degajare γ; influenţa cea mai mare o are raza la

vârf r , care conform schemei din figura 3.3a, în corela corela ţie cu avansul s conduce la apariţia microneregularităţilor de înălţime Rz , cu valoarea: Rz = r (1 − cos α ) = 2r sin 2 Ţinând

α

2

(3.3)

seama de ordinul de m ărime al microneregularităţilor se poate

49


aproxima sin α =

s

2r

≅ α , de unde rezultă sin Rz ≅

s 2

8r

α

2

≅

α

2

=

s

4r

şi

conform (3.3):

(3.4)

Relaţia (3.4) arată că pentru obţinerea unei rugozit ăţi mici avansul s trebuie să fie redus, iar raza la vârf r trebuie să fie mare; pentru valorile uzuale ale avansurilor utilizate la prelucr ările de finisare, raza la vârf are influenţă mai puternică la valori r < < 1,5 mm, a şa cum rezultă din figura 3.3b. Datorit ă influenţei gradului de uzur ă al sculei, deformaţiilor plastice ale stratului etc., valorile reale ale rugozităţii sunt de obicei mai mari decât cele ob ţinute cu relaţia (3.4).

Fig. 3.3. Influenţa razei la vârf a sculei asupra rugozit ăţii: a – schema formării rugozităţii; b – variaţia rugozităţii în funcţie de raza r a sculei

Influenţa vitezei de aşchiere asupra rugozităţii suprafeţei depinde de tipul materialului ce se prelucreaz ă aşa cum este prezentat în figura 3.4. In cazul oţelurilor, în domeniul vitezelor de aşchiere de 20…30 m/min are loc depunerea şi sudarea particulelor de material ecruisat la vârful t ăişului sculei (formarea t ăişului de depunere), ceea ce conduce la cre şterea rugozităţii suprafeţei prelucrate. Înr ăutăţirea rugozităţii în acest domeniu al vitezelor de a şchiere se datoreaz ă modificării geometriei păr ţii active a sculei, deforma ţiei plastice a suprafe ţei aşchiate, lipirea unor particule desprinse din depunerea pe t ăiş pe suprafaţa prelucrată. Influenţa este cu atât mai mare cu cât o ţelul prelucrat este mai tenace; de aceea la o ţelurile cu conţinut scăzut de carbon se aplic ă în prealabil un tratament de normalizare care conduce la cre şterea cantităţii de perlită (constituent bifazic mai fragil). Creşterea vitezei de a şchiere conduce la creşterea locală a temperaturii peste temperatura de recristalizare r ecristalizare nefazic ă, dezecruisarea materialului, dispari ţia tăişului de depunere şi micşorarea rugozităţii suprafeţei prelucrate. La viteze de aşchiere şi mai mari rugozitatea scade şi mai mult deoarece este dep ăşită viteza de

50


propagare a deforma deformaţiei plastice în stratul superficial. In cazul aliajelor neferoase nu se mai formeaz ă t ăişul de depunere datorit ă temperaturii de recristalizare scăzute, ceea ce împiedic ă ecruisarea materialului prin deformare plastică la rece; în aceste condi ţii rugozitatea scade continuu cu creşterea vitezei de aşchiere (v. fig. 3.4). Si în cazul prelucr ării fontelor (cenuşii, maleabile sau modificate) rugozitatea scade cu cre şterea vitezei de a şchiere (v. fig. 3.4), deoarece a şchia este întreruptă de particulele de grafit care u şurează şi procesul de aşchiere prin reducerea coeficienţilor de frecare dintre material şi suprafeţele active ale sculei. Revenirea elastic ă a materialului în urma t ăişului aşa cum este sugerat de

schiţa din figura 3.5 conduce la cre şterea rugozităţii suprafeţei datorită frecărilor pe faţa de aşezare. Influenţa deformaţiilor elastice este mai puternic ă dacă scula este uzat ă deoarece prin uzare cre şte zona de contact cu suprafa ţa de aşezare.

Fig. 3.4. Influenţa razei vitezei de a şchiere asupra rugozităţii:

Fig 3.5. Creşterea rugozităţii datorită relaxării piesei după trecerea sculei

Utilizarea lichidelor de răcire şi ungere conduce la mic şorarea rugozităţii prin limitarea formării depunerilor pe tăiş şi favorizarea formării aşchiei datorită reducerii coeficientului de frecare dintre material şi partea activă a sculei. ii for ţ ate ate sau autovibra ţ autovibra ţ ii ii) înr ăutăţesc Vibraţiile din sistem (vibra ţ ii

rugozitatea suprafeţei prin modificarea periodică a poziţiei vârfului cuţitului. Vibraţiile for ţate sunt generate de for ţe periodice transmise din mediul exterior sistemului MUDSP sau pot fi generate de masele neechilibrate aflate în mi şcare de rotaţie în sistemul cinematic al maşinii-unelte. Autovibraţiile sunt mişcări periodice ce se produc în special datorit ă frecării pe faţa de degajare a a şchiei, şi sunt favorizate de varia ţia adaosului de prelucrare şi a durităţii materialului, de rigiditatea necorespunzătoare a elementelor sistemului MUDSP. Reducerea influenţei vibraţiilor asupra rugozităţii se realizeaz ă în principal prin: evitarea prelucr ării cu avans prea mic şi a şchiere chiere prea mare, alegerea şi adâncime de a ş

51

TEHNOLOGII DE FABRICATIE 2 corect ă a vitezei de a şchiere, ite corespunz ător, utilizarea şchiere, utilizarea sculelor ascu ţ ite unor dispozitive de amortizare a vibra ţ vibra ţ iilor iilor etc. etc.

3.3.2. Influenţa factorilor tehnologici asupra calităţii suprafeţei la prelucrarea cu scule abrazive (rectificare)

Prelucr ările cu scule abrazive sunt de obicei prelucr ări finale al căror scop principal este realizarea rugozităţii impuse suprafeţei respective prin desenul de execuţie. Aceste prelucr ări prezintă câteva particularităţi:

• particulele abrazive au duritate foarte foarte mare şi sunt fragile; • partea activă a granulei abrazive are geometrie arbitrar ă, ceea ce îngreunează procesul formării aşchiei, ceea ce conduce la cre şterea presiunii specifice în zona de contact scul ă – piesă;

• dimensiunile aşchiei sunt sunt reduse reduse iar consumul de energie energie pe unitatea unitatea de masă desprinsă prin aşchiere este mai mai mare, ceea ce reduce productivitatea productivitatea prelucr ării şi implicit creşte costul prelucr ării. La prelucrarea prin rectificare fiecare granul ă abrazivă lasă pe suprafaţa piesei o urmă a cărei formă depinde de raportul dintre viteza piesei şi viteza discului abraziv, a şa cum se observ ă în figura 3.6.

Fig. 3.6. Forma urmelor pe piesă lăsate de o granulele abrazive ale discului de rectificare

Pe baza unui raţionament similar cu cel utilizat în cazul a şchierii cu scule metalice s-a ar ătat că rugozitatea Rz în în cazul rectificării poate fi exprimată pornind de la relaţia (3.4)şi obţinându-se relaţia: 10 6 v p2 ⎛ 1 1 ⎞ Rz = ⎜ + ⎟, 8nd 2 k 2 ⎝ R r ⎠

(3.5)

unde v p este viteza piesei în m/min, nd – turaţia discului abraziv în rot/min, k – numărul de granule ce particip ă la formarea urmei, R – raza discului abraziv, r – – 52


raza piesei. Rezultă că mărimea microneregularităţilor poate fi redusă prin: a) reducerea vitezei piesei care este limitată din condi ţia obţinerii formei corespunzătoare a suprafeţei (fig 3.6). Pentru asigurarea unei productivităţi corespunzătoare se recomand ă ca viteza piesei sa fie v p = 15…30 m/min; iei discului abraziv; viteza acestuia este limitat ă la şterea tura ţ iei b) cre şterea

20…30 m/s de pericolul spargerii sub ac ţiunea for ţelor centrifuge; granula ţ ie ie fină fină ( valoare mare pentru k ) şi a c) utilizarea unui abraziv cu granula ţ

unor discuri de rectificat cu diametru mare. Micşorarea rugozităţii se poate obţine şi prin creşterea frecvenţei contactelor dintre granule şi material prin aplicarea unor microvibraţii piesei cu frecvenţa de 10…180 kHz; metoda prezint ă dezavantajul c ă se intensifică uzarea discului abraziv. Datorită presiunii specifice mari la contactul pies ă – disc abraziv în stratul superficial se produc deformaţii plastice mari, apar fisuri şi microrupturi, iar temperatura poate să crească la valori ridicate ce conduc la modific ări structurale şi

oxidarea stratului superficial. Aceasta impune utilizarea r ăcirii abundente cu

lichide corespunzătoare, avându-se îns ă grijă să se evite apariţia vibraţiilor. 3.3.3. Influenţa factorilor tehnologici asupra calităţii suprafeţei la prelucrări de mare fineţe

Prelucr ările de mare fineţe se aplică pentru obţinerea unui strat superficial Ra = 0,012…0,4 µm) şi cu un grad cu rugozitate mică ( Ra grad minim minim de deformare

plastică. In general sunt prelucr ări cu abrazivi foarte foarte fini, realizate cu viteze viteze şi presiuni specifice mici. Deoarece sculele sunt ghidate de suprafa ţă sau sunt libere pe suprafaţă, prelucr ările de mare fine ţe nu pot corecta abaterile de pozi ţie ale suprafeţelor. Principalele metode de prelucrare din aceast ă categorie sunt: honuirea, lepuirea, supranetezire, rodarea. Honuirea se aplică în special în cazul alezajelor şi se realizează cu ajutorul

capului de honuit (hon) pe care sunt fixate bare abrazive (abrazivi fini obi şnuiţi sau pulbere de diamant). Mi şcarea de aşchiere este compus ă dintr-o mişcare de rotaţie vr = 10…100 m/min şi o mişcare de translaţie vt = 5…20 m/min), raportul lor fiind astfel ales încât unghiul de înclinare a urmelor s ă fie 15o…30o. Scula este ghidată de suprafaţă datorită legăturii nerigide a honului honului cu maşina (v. fig. 3.7), 53


iar prelucrarea se realizeaz ă într-un mediu lichid. Corectarea abaterilor de formă (conicitate se realizeaz ă prin efectuarea unor mi şcări suplimentare de rota ţie (f ăr ă translaţie) la capătul alezajului dinspre ieşirea sculei. Se deosebeşte de rectificare şi prin faptul că presiunea specific ă este de 6…10 ori mai mică, viteza de a şchiere este 50…120 ori mai mică, iar abrazivul este mult mai fin. Adaosul de prelucrare depinde de materialul piesei (0,01…0,06 mm la oţeluri, 0,02…0,20 mm la fonte), de dimensiunile suprafe ţei şi de rugozitatea obţinută la prelucrarea anterioar ă (rectificare). Lepuirea se realizează în medii chimic active cu ajutorul unor pulberi

abrazive foarte fine înglobate în suprafa ţa sculei. Îndepărtarea particulelor de material este în acest caz un proces mecano-chimic, deoarece prin reac ţiile dintre mediu şi suprafaţa metalică se formează compuşi ce sunt îndep ărtaţi de particulele abrazive, ref ăcându-se contactul materialului cu mediul activ; deoarece reactivitatea chimică este mai puternic ă pe vârfurile microneregularităţilor acestea se vor netezi obţinându-se o suprafa ţă cu rugozitate minimă şi cu structura neafectată de procesul de prelucrare. Prelucrarea se poate realiza în variant ă manuală, caz în care sculele sunt realizate din plumb, cupru sau o ţel moale, şi în varianta mecanic ă unde se folosesc scule din fontă cenuşie. Pentru a se ob ţine o rugozitate minimă particulele trebuie să fie cât mai fine, iar mişcările trebuie să fie complexe, astfel încât s ă nu se suprapun ă urmele; aşa cum se observ ă în figura 3.8 care prezint ă schema lepuirii suprafe ţelor plane aceste mişcări sunt obţinute prin combinarea mişcărilor de rotaţie ale pieselor şi ale dispozitivului de lepuit în jurul unor axe diferite. Vitezele relative scul ă – piesă trebuie să fie mici (10…100 m/min la lepuirea mecanic ă) şi presiuni specifice reduse (0,02…0,20 N/mm 2). Se pot obţine rugozităţi atât de mici încât urmele nu sunt vizibile la microscopul optic. Se aplic ă bilelor de rulmenţi, unor suprafeţe de etanşare, suprafeţelor de măsurare ale calibrelor, calelor plan-paralele etc. Reducerea la minim a deform ării plastice a stratului superficial se realizează prin electrolepuire. In acest caz piesa se leag ă la anodul unei surse de tensiune continuă de 6…12V iar mediul de lucru este un electrolit adecvat. Deoarece densităţile de curent sunt maxime pe vârful microneregularit ăţilor, 54


acestea se vor dizolva prin electroliz ă, proces în urma c ăruia se formează o peliculă ce protejează fundul microneregularităţilor. Prin electrolepuirea se poate reduce de 4…8 ori rugozitatea ini ţială care trebuie s ă fie Ra = 0,2…0,1 µm deoarece în caz contrar dup ă electrolepuire poate rezulta cre şterea rugozităţii prin dizolvări neuniforme.

Fig. 3.7. Schema honuirii

Fig 3.8. Schema lepuirii suprafeţelor plane

Supranetezirea (superfinisarea) este o prelucrare de mare fine ţe a

pieselor din clasa arbore efectuată cu ajutorul unor bare abrazive cu granula ţie foarte fină. cu mişcări de lucru complexe (v. fig. 3.9); piesa execut ă mişcarea de rotaţie v p = 10…75 m/min, scula execută atât o mişcare de deplasare longitudinal ă cu o viteză vl = 0,3…1,5 m/min cât şi oscilaţii cu frecvenţa 500… 2000 Hz şi amplitudinea 1,5…6,5 mm. Prelucrarea se realizeaz ă cu presiuni specifice mici în prezenţa unei cantităţi mari de lichid de r ăcire ungere cu o anumit ă vâscozitate. Se obţin rugozităţi Ra< 0,05 µm, f ăr ă să se îmbunătăţească precizia de formă şi poziţie.

Fig 3.9. Schema supranetezirii

Rodarea este operaţia de prelucrare final ă pentru îmbunătăţirea contactului

dintre două piese conjugate aflate în mişcare relativă; se realizează cu particule abrazive foarte fine aflate în suspensie introduse între suprafe ţele de contact ale 55


celor două piese aflate în mişcare. Operaţia se execută pe standuri speciale speciale ce realizeaz ă între cele două piese aceleaşi mişcări ca în ansamblul din care fac parte acestea.

3.3.4. Metode tehnologice de prelucrare pentru modificarea caracteristicilor stratului superficial

Aşa cum s-a ar ătat anterior comportarea în exploatare a pieselor depinde nu numai de rugozitate ci şi de caracteristicile fizico-mecanice, starea de tensiuni şi structura stratului superficial. Pe lângă aplicarea tratamentelor termice superficiale

şi

tratamentelor

termochimice care modifică starea de tensiuni, duritatea şi microstructura stratului superficial, se folosesc şi operaţii de prelucrare mecanic ă f ăr ă preluarea de aşchii. Acestea se realizeaz ă prin deformare plastică la rece în urma c ăreia rezultă reducerea rugozităţii, formarea unor tensiuni de compresiune în strat şi creşterea durităţii prin ecruisare; toate aceste acţiuni reduc influenţa concentratorilor de tensiuni cresc rezistenţa la oboseală şi rezistenţa la uzare a pieselor. Cele mai frecvent frecvent utilizate sunt sablarea cu alice, ecruisarea cu role şi cu bile, netezirea ultrasonică, netezirea cu vârf de diamant. Sablarea cu alice. Se folosesc alice cu diametrul d = 0,3…2 mm, din font ă

sau oţel, proiectate cu vitez ă pe suprafaţa de prelucrat cu ajutorul aerului comprimat sau centrifugal. Se obţine ecruisarea pe adâncimi pân ă la 1 mm şi creşterea durităţii superficiale cu 10…30% în func ţie de material, ceea ce îmbun ătăţeşte comportarea la oboseal ă. Rugozitatea suprafeţei nu se modifică, putând rezulta chiar o creştere a rugozităţii dacă regimul de lucru nu este corect ales. Ecruisarea cu role şi cu bile. Este un procedeu utilizat frecvent pentru

durificarea superficială a arborilor, alezajelor şi filetelor. Ecruisarea se produce pe o adâncime mai mare decât la sablare şi se realizează o micşorare a rugozităţii la valori Ra = 0,1…0,8 µm . Dispozitivele sunt extrem de diverse în func ţie de configuraţia suprafeţei ce urmează a se prelucra. Pentru piese piese tip arbore se folosesc role cu configuraţii diferite (v. fig. 3.10), iar prelucrarea se realizeaz ă de obicei pe strung, prin montarea pe cărucior a dispozitivului cu rol ă sau chiar în suportul port cuţit.

56


La prelucrarea alezajelor ecruisarea se poate realiza prin trecerea unei bile sau a unui dorn cu dimensiuni corespunz ătoare prin alezaj. Presiunea maximă de R p0,2). ecruisare pmax depinde de limita de curgere a materialului ( pmax = (1,8…2,1) R

Netezirea ultrasonic ă este un procedeu de îmbun ătăţire

a calităţii

suprafeţei folosind energia ultrasonor ă transmisă piesei prin intermediul unui sonotrod, aşa cum se prezint ă în schema de principiu din figura 3.11. Sonotrodul cu bilă ce execut ă o mi şcare vibratorie cu frecven ţa ultrasonor ă de 18…42 kHz şi ţă F pe suprafaţa piesei ce se amplitudinea de 12…50 µm este apăsat cu o for ţă

roteşte. Se obţin suprafeţe cu precizie dimensional ă ridicată, rugozitate mică, rezultând o creştere a durităţii prin ecruisare şi o detensionare datorit ă vibraţiilor ultrasonore.

Fig.3.10. Role pentru deformare plastic ă : Fig. 3.11. Schema netezirii cu ultrasunete a – rolă cu raza de racordare; b – rol ă cu por ţiune cilindrică; c – rolă pentru filete

Netezirea cu diamant realizată dup ă schema de principiu din figura 3.12.

este o metodă eficientă de a micşora rugozitatea suprafe ţei şi de durificare prin ecruisare. Se poate aplica atât la o ţeluri (chiar călite) cât şi la aliajele neferoase.

Fig. 3.12. Schema netezirii cu diamant

Folosirea diamantelor pentru netezire este favorizat ă de faptul că au o rezistenţă ridicată la uzare, coeficient de frecare mic, conductibilitate termic ă foarte bună. Se utilizează diamante sintetice cu vârful şlefuit sferic sau cilindric, 57


fixate într-un suport elastic ce reduce vibra ţiile, protejând astfel diamantul de şocuri. Raza r a a diamantului, avansul s şi

for ţa de ap ăsare F y se aleg în func ţie de

materialul prelucrat (la oţeluri, r = 1,0…1,5 mm, s = 0.02…0,03 mm/rot, F y = 150…250 N, iar la aliaje neferoase r = = 2,0…2,5 mm, s = 0.05…0,08 mm/rot şi F y = 50…150 N).

3.4. Domeniile rugozit ăţilor obţinute prin diferite procedee de prelucrare Alegerea procedeului de ob ţinere a rugozităţii cerute prin desenul de execuţie se face pe baza datelor datelor

existente privind privind limitele în care variaz ă

rugozitatea pentru fiecare procedeu în parte. In figura 3.13 se prezint ă aceste limite pentru metodele şi procedeele uzuale de prelucrare.

Fig. 3.13 Rugozităţile obţinute prin diferite procedee de prelucrare

58

Calitatea suprafetelor

Recommend Documents