16 grudnia 2017


Jedną z głównych cech jakości technologicznej części maszyn jest ich odporność na zużywanie się, która najczęściej determinowana jest właściwościami ich warstwy wierzchniej. Odpowiednie właściwości warstwy wierzchniej części maszyn kształtowane są najczęściej w procesach obróbki mechanicznej, zwykle poprzedzonej obróbką cieplną lub cieplno-chemiczną. Istotny wpływ na odporność na zużywanie się współpracujących części maszyn mają m.in. chropowatość ich powierzchni (im mniejsza tym lepiej) oraz twardość w warstwie wierzchniej (lepsza – większa).

Kazimierz Czechowski, Andrzej Czerwiński, Janusz Kalisz, Zbigniew Machynia

Istnieje szereg różnych metod obróbki wykończeniowej, które umożliwiają ukształtowanie odpowiednio gładkiej powierzchni części maszyn. Jedną z tych metod jest obróbka nagniataniem, która umożliwia otrzymanie warstwy wierzchniej o szczególnie korzystnych właściwościach użytkowych. Obróbka ta polega na miejscowym odkształcaniu plastycznym na zimno przedmiotu wskutek siłowego oraz kinetycznego współdziałania narzędzia z powierzchnią obrabianą. Naciski powierzchniowe, po przekroczeniu wartości naprężenia uplastyczniającego materiał obrabiany, powodują przemieszczenie nierówności i związane z tym zmniejszenie chropowatości powierzchni (Rys. 1) oraz zgniot w warstwie wierzchniej przedmiotu obrobionego (Rys. 2), co w efekcie powoduje wzrost twardości i wytrzymałości zmęczeniowej. Zjawiska te, chociaż występują najczęściej jednocześnie, mogą mieć różną intensywność, zależnie od warunków i parametrów obróbki [1, 2].

widok powierzchni nagniatanie toczenie
Rys. 1    Widok powierzchni po toczeniu i nagniataniu z odkształceniami plastycznymi w postaci nierówności (fali) materiału tworzącej się przed elementem nagniatającym

Nagniatanie najczęściej stosowane jest jako obróbka gładkościowa, której głównym celem jest zmniejszenie nierówności powierzchni po obróbce poprzedzającej (najczęściej wiórowej), a umocnienie warstwy wierzchniej jest dodatkową jej zaletą. Nagniatanie może być także stosowane jako obróbka przede wszystkim umacniająca, mająca głównie na celu istotną zmianę właściwości mechanicznych i fizycznych w warstwie wierzchniej materiału, dla zwiększenia m.in. wytrzymałości zmęczeniowej części maszyn. Zwiększenie – poprzez nagniatanie – dokładności wymiarowo-kształtowej części maszyn może być praktycznie osiągane tylko w zakresie odkształceń plastycznych nierówności powierzchni przy stosowaniu sztywnego docisku i zależy w bardzo dużym stopniu od dokładności obróbki poprzedzającej nagniatanie (toczenia, frezowania lub szlifowania) [1, 2].


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 3 (114) marzec 2017