Nagniatanie

Obróbka nagniataniem jest jedną z metod obróbki wykańczającej, stosowanej po obróbce wiórowej lub ściernej, polegającą na wykorzystaniu miejscowego odkształcenia plastycznego wytwarzanego w warstwie wierzchniej przedmiotu wskutek określonego, stykowego współdziałania twardego i gładkiego narzędzia (o kształcie kuli, krążka, wałka lub innym) z powierzchnią obrabianą. Proces nagniatania odbywa się „na zimno", tzn. bez dodatkowego podgrzewania przedmiotu i narzędzia. Istotne jest, że nagniatanie nie jest obróbką kształtującą, gdyż kształt przedmiotu uzyskano w wyniku operacji poprzedzających.
W procesach nagniatania odkształceniu plastycznemu ulega wyłącznie warstwa zewnętrzna przedmiotu. Pozostała część wyrobu obrabianego pozostaje sztywna, bądź odkształca się sprężyście. Odkształcenia plastyczne są wywołane przez układ sił powodujących naciski powierzchniowe przekraczające wartość naprężenia uplastyczniającego materiału obrabianego. Powodują one oprócz przemieszczania nierówności także zgniot w warstwie wierzchniej obrabianego przedmiotu. Efektem przemieszczania nierówności powierzchni jest zmniejszenie chropowatości powierzchni obrobionej, natomiast efektem zgniotu - zasadnicza zmiana własności warstwy wierzchniej przedmiotu. W wyniku przeprowadzonej obróbki możliwe jest również zwiększenie dokładności wymiarowej i dokładności kształtu obrabianych przedmiotów. Zmiany wymiarowe podczas nagniatania są niewielkie.

 Nagniatanie można podzielić na dwie główne grupy:

1. dynamiczne - siły nagniatania są okresowo zmienne w czasie obróbki, a więc działają na przedmiot dynamicznie, a elementy nagniatające są lub nie są w ciągłym kontakcie z powierzchnią obrabianą i uderzają o powierzchnię obrabianą z dużą częstotliwością. W przypadku gdy elementy nagniatające nie tracą kontaktu z przedmiotem (nagniatanie wibracyjne), wartość siły nagniatania jest zmienna, lecz nie zerowa (docisk wstępny):

• kulkowanie i rolkowanie dynamiczne, 
• młotkowanie, 
• kulkowanie strumieniowe i wibracyjne.

Podczas nagniatania dynamicznego materiał jest odkształcany poprzez następujące po sobie kolejne uderzenia narzędzi, które mogą się poruszać w sposób swobodny (np. w postaci strumienia kulek (rys. 1a) lub kierowany przez odpowiednio ukształtowane prowadnice (rys. 1b). Tą metodą można nagniatać powierzchnie tak płaskie jak i cylindryczne, czemu towarzyszy jednak dość znaczny hałas, a uzyskana dokładność powierzchni jest niezbyt duża (szczególnie, gdy korzysta się ze strumienia kulek). Nagniatanie dynamiczne swobodne powoduje również nierównomierność umocnienia warstwy wierzchniej.

2. statyczne, w których siły nagniatania mają stałą wartości, tzn. działają statycznie na obrabiany przedmiot poprzez elementy nagniatające, będące podczas obróbki w ciągłym kontakcie z powierzchnią obrabianą:

• krążkowanie, 
• kulkowanie zwykłe i oscylacyjne, 
• rolkowanie, 
• przetłaczanie ślizgowe, 
• wygładzanie ślizgowe; 

Rys. 1: Metody nagniatania prowadzonego celem wygładzenia powierzchni poprzez 

a) i b) uderzenie, c) poślizg, d) - g) toczenie 

Źrodło: Erbel S., Kuczyński K., Marciniak Z. Obróbka plastyczna. Warszawa, Wyd. PWN 1981.

W procesie nagniatania statycznego odkształcenie plastyczne wywołane jest poprzez stały lub pulsacyjny nacisk narzędzia, które może się ślizgać lub toczyć po powierzchni przedmiotu obrabianego (rys.1 c, d). W praktyce przemysłowej najszersze zastosowanie znalazły metody tocznego nagniatania statycznego realizowanego narzędziami w kształcie kulki, rolki lub krążka. Schematy takich procesów pokazano na rys. 1d-g.

Element nagniatający jest to część narzędzia nagniatającego, która współpracuje bezpośrednio z powierzchnią obrabianą przedmiotu. Elementami nagniatające to kulki, rolki, krążki oraz kształtowe trzpienie nagniatające - wykonane najczęściej ze stali hartowanych. 

• Rolka nagniatająca - obrotowy element o kształcie walca, stożka, baryłki lub inny profil, bez otworu osiowego, dla którego stosunek długości do średnicy wynosi l/d 
• Krążek nagniatający - jest to obrotowy element walcowy, stożkowy lub o złożonym kształcie powierzchni zewnętrznej, z otworem osiowym, o stosunku wymiarów l/d < 1; 
• Trzpień nagniatający - jest to obrotowy lub nieobrotowy element o złożonym kształcie, którego powierzchnia robocza może być wycinkiem kuli, torusa lub mieć inny kształt; jest on stosowany do nagniatania ślizgowego. 
• Nagniatak jest to narzędzie o prostej budowie z jednym elementem nagniatającym, które w czasie pracy nie wykonuje ruchu obrotowego, np. imakowy nagniatak kulkowy używany na tokarkach uniwersalnych; 
• Głowica nagniatająca jest to narzędzie z wieloma elementami nagniatającymi, wykonujące podczas pracy ruch obrotowy lub posuwowy, np. głowica wielorolkowa z precyzyjną regulacją wymiaru nastawczego; 
• Przyrząd nagniatający to urządzenie z własnym napędem, współdziałające z układem kinematycznym obrabiarki, np. przyrząd suportowy do oscylacyjnego lub dynamicznego kulkowania wałków na tokarkach uniwersalnych. 

Przykłady zastosowania obróbki nagniataniem: 

• osie, wały, trzpienie gładkie i stopniowane -stosuje się nagniatanie gładkościowo - wymiarowe lub wzmacniające, zwłaszcza toczne i ślizgowe; 
• cylindry, powierzchnie wewnętrzne otworów - nagniatanie gładkościowo - wymiarowe za pomocą głowic wielorolkowych i narzędzi skrawająco - nagniatających jest efektywnym sposobem obróbki wykańczającej powierzchni otworów w długich cylindrach; 
• siłowników hydraulicznych, kilkakrotnie wydajniejszym i tańszym od tradycyjnych metod obróbki ściernej - sposoby ślizgowe i toczne stosuje się do wzmacniania powierzchni otworów pod nity w konstrukcjach lotniczych; 
• prowadnice i inne powierzchnie oporowe i ślizgowe - stosuje się nagniatanie jako obróbkę wzmacniającą i gładkościową, głównie sposobami tocznymi (także oscylacyjnymi); 
• łopatki turbin, wirników, śmigła, płaty, sprężyny, resory - zastosowanie ma zwłaszcza nagniatanie wzmacniające sposobami dynamicznymi o działaniu rozproszonym; 
• koła zębate, gwinty, wielowypusty - stosuje się nagniatanie statyczne wzmacniające lub gładkościowe za pomocą narzędzi współpracujących z zarysem uzwojenia; 
• lustra reflektorów i inne powierzchnie odblaskowe lub dekoracyjne - przeważnie stosuje się nagniatanie toczne, także oscylacyjne. 

Zadanie: 

Zapoznaj się z treścią posta "Nagniatanie". Rozwiąż test korzystając z aplikacji 

kl 1tm:      https://www.testportal.pl/test.html?t=h9xhdrV2WbPx                                  

kl 1mt:      https://www.testportal.pl/test.html?t=CvaB4kDRwSY4                           

Test w całości proszę rozwiązać do 17.04.2020 r.

Test będzie oceniony do dziennika.

Życzę powodzenia