18 lipca 2019


Nagniatanie, jako metoda obróbki wykończeniowej umożliwiającej uzyskanie umocnionej powierzchni o dużej gładkości, polega na miejscowym odkształcaniu plastycznym na zimno przedmiotu wskutek siłowego oraz kinetycznego współdziałania narzędzia z powierzchnią obrabianą, przy czym zgniot ograniczony jest do warstwy wierzchniej, czyli nie występuje w całym przekroju przedmiotu. Element roboczy narzędzia nagniatającego ma zwykle kształt kuli, krążka lub rolki. Efektem przemieszczenia nierówności powierzchni (Rys. 1), wskutek oddziaływania na powierzchnię obrabianą gładkiego i praktycznie nieodkształcalnego narzędzia, jest zmniejszenie chropowatości powierzchni obrobionej (np. parametr Ra), natomiast efektem zgniotu zmiana właściwości warstwy wierzchniej przedmiotu (m.in. jej umocnienie) [1].

Kazimierz Czechowski, Iwona Wronska

Nagniatanie jest jedną z metod osiągania bardzo dużej gładkości powierzchni elementów ze stopów metali przy zapewnieniu ich dużej dokładności (Tab. 1), przy czym w obróbce powierzchniowej zgniotem podobnie jak w dogładzaniu oscylacyjnym oraz polerowaniu ściernym i elektrochemicznym, możliwa do uzyskania dokładność obróbki zależy w dużym stopniu od dokładności uzyskanej w obróbce poprzedzającej.

efekt przemieszczenia
Rys. 1 Efekt przemieszczenia nierówności powierzchni podczas nagniatania (po lewej stronie powierzchnia po toczeniu, a po prawej po nagniataniu) – obraz z mikroskopu elektronowego

Uzyskiwana w obróbce nagniataniem dokładność obrobionych elementów oraz gładkość ich powierzchni zależy od wielu czynników, takich jak m.in.: rodzaj, warunki i parametry obróbki, rodzaj materiału narzędziowego i obrabianego oraz sztywność układu obróbczego – wpływa na odporność narzędzi i części maszyn na zużywanie się. Przy czym stan geometryczny warstwy wierzchniej ww. elementów jest tylko jedną z przyczyn wpływających na ich trwałość. Bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na trwałość narzędzi i części maszyn jest stan fizyko-chemiczny ich warstwy wierzchniej (względnie powierzchniowej, gdy nakładana jest także powłoka), a zwłaszcza twardość materiału i jego odporność na zużycie ścierne (i inne rodzaje zużycia, w zależności od warunków pracy narzędzi i części maszyn).
W Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania (IZTW) zajmowano się od wielu lat nagniataniem jako obróbką gładkościową. Nagniatanie przedmiotów o twardości do ok. 45 HRC wykonywano najczęściej metodą toczną, w której element roboczy narzędzia nagniatającego obtacza się po powierzchni obrabianej (Rys. 2). Do nagniatania przedmiotów o większej twardości oraz twardych powłok dyfuzyjnych i galwanicznych, a także stopów aluminium i kompozytów aluminiowych zawierających twarde składniki strukturalne stosowano metodę ślizgową. W metodzie tej wskutek ruchu względnego po powierzchni obrabianej przemieszcza się element roboczy narzędzia nagniatającego (Rys. 3), najczęściej o kulistej końcówce wykonanej z twardego materiału (np. polikrystalicznego diamentu).

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 6 (141) czerwiec 2019