6
Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w wygładzarkach pojemnikowych d r hab . In ż. Kaz im ie rz W o źn iak m g r in ż. M a r iu sz W in cen c iak Om ów iono p ro ce sy zachod z ące pod cza s ob róbk i lu źnym i ksz ta łtkam i w w yg ład za rkach po jem n ikow ych o raz zadan ia jak ie staw iane s ą tym p ro ce som ob róbk i. Dokonano p rzeg l ądu pod staw ow ych g rup de ta li poddaw anych ob rób ce po jem n ikow e j. N a le żą do n ich de ta le p ła sk ie i p rze strzenne fo rm ow ane p rzy u życ iu p ra sy o raz p ła sk ie w yc inane la se rem i p łom ien iow o . S ą to te ż de ta le w ykonyw ane m e todam i ob róbk i sk raw an iem i odkuw k i. Zam ie szczono p rzyk łady w y robów w y tw a rzanych m a sow o k rych ob róbka odbyw a s i ę p rzy u życ iu lu źnych ksz ta łtek . sam oo strzen ia s i ę ksz ta łtek sk raw a j ących . N a tom ia st w p rzy - padku ksz ta łtek sto sow an ych do w yg ład zan ia zgn io tem na st ępu je ich sam o czynne o czyszczan ie . W a rto śc i nac isków w po jem n iku w yg ład za rk i to w ypadkow a d z ia łan ia s i łsta tyczn ych i d ynam iczn ych . N ac isk i sta tyczne s ą z żn icow ane w e w sad z ie , gd y ż o ich w a rto śc i decydu je w ysoko ść s łupa w sadu . W ypadkow a żn ica nac isków w  po jem n iku robo czym n ie je st jednak isto tna gd y ż ob rab iane de ta le u lega j ą w cza s ie ob róbk i c i ąg łem u p rzem ie szczan iu . S i ły d ynam iczne s ą e fek tem w p raw ian ia w ru ch po jem n ika w yg ład za rk i p rzy pom o cy s iln ika . O b róbka pow ie rzchn i de ta li w po jem n iku w yg ład za rk i je st e fek tem w yst ępow an ia tak ich p ro ce sów jak [1 ]: – śc ie ran ie m echan iczne w yw o łane śc inan iem w ie rzcho łków n ie rów no śc i pow ie rzchn i ob rab ian ych de ta li p rzez n ie rów - no śc i pow ie rzchn i ksz ta łtek , – m ik ro sk raw an ie po lega j ące na w yk raw an iu w rków z po - w ie rzchn i de ta li p rzez o strza m a te r ia łów śc ie rn ych zaw a rtych w ksz ta łtkach , – do c ie ran ie pow ie rzchn i ob rab ian ych de ta li p rzez z ia rna i m ik ro z ia rna śc ie rne uw a ln iane p rzez ksz ta łtk i w trakc ie ich zu żyw an ia s i ę lub po chod z ących z pa st śc ie rn ych dodaw a - n ych ce low o do w sadu robo czego w yg ład za rk i, W p row ad zen ie O b róbka pow ie rzchn i w w yg ład za rkach po jem n ikow ych nazyw ana te ż ob róbk ą ro to -w ib racy jn ą lub w ib ro śc ie rn ą (ang . m a ss f in ish ing ) to tak i rod za j ob róbk i pow ie rzchn iow e j, w k rym na rz ęd z iam i robo czym i s ą lu źne ksz ta łtk i. W cza s ie te j ob róbk i na st ępu je śc ie ran ie , zgn ia tan ie (odksz ta łcen ia p la styczne ) n ie rów no śc i pow ie rzchn i ob rab ian ych de ta li o raz od łam yw an ie c ienk ich zad z io rów lub w yp ływ ek p rzyw a rtych do ob rab ian ych de ta li [1 -3 ]. O b rab iane de ta le w raz z ksz ta łt- kam i i na jcz ęśc ie j ro z tw o rem p łynów w spom aga j ących zna jdu j ą s i ę w po jem n iku w yg ład za rk i, k ry je st w p raw ian y w ru ch ob ro tow y lub d rga j ący . K sz ta łtk i i środk i w spom a - ga j ące zna jdu j ące s i ę w po jem n iku w yg ład za rk i to tzw . w sad robo czy . Cha rak te rystyczn ą cech ą tego spo sobu ob róbk i je st w za jem - n y n ie sk r ępow an y ru ch e lem en tów w sadu w po jem n iku w yg ład za rk i o raz w yst ępow an ie pu lsu j ących nac isków m i ęd zy styka j ącym i s i ę e lem en tam i w sadu . O b róbka lu źn ym i ksz ta łtkam i je st k inem a tyczn ie sw obodna . Cech ą w y ż- n ia j ąc ą ten rod za j ob róbk i je st c i ąg ły kon tak t na rz ęd z i ob róbkow ych n ie ty lko z ob rab ian ym i de ta lam i, a le tak że m i ęd zy sob ą. Um o żliw ia to u trzym an ie na n iezm ien ion ym w  p rzyb li żen iu po z iom ie ich zdo lno śc i sk raw n ych w w yn iku nr 3/2015 www. -obrobkametalu. e pl e1 OBRÓBKA UBYTKOW A e t a l u m obróbka kwartalnik techniczny e

Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w ... zastosowań obróbki... · ciśnieniowe stopów aluminium, cynku, magnezu i krzemu o dość różnorodnej budowie (Rys

  • Upload
    vunhu

  • View
    219

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w ... zastosowań obróbki... · ciśnieniowe stopów aluminium, cynku, magnezu i krzemu o dość różnorodnej budowie (Rys

Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w wygładzarkach pojemnikowych

dr hab. Inż. Kazimierz Woźniakmgr inż. Mariusz Wincenciak

Omówiono procesy zachodzące podczas obróbki luźnymi kształtkami w wygładzarkach pojemnikowych oraz zadania jakie stawiane są tym procesom obróbki. Dokonano przeglądu podstawowych grup detali poddawanych obróbce pojemnikowej. Należą do nich detale płaskie i przestrzenne formowane przy użyciu prasy oraz płaskie wycinane laserem i płomieniowo. Są to też detale wykonywane metodami obróbki skrawaniem i odkuwki. Zamieszczono przykłady wyrobów wytwarzanych masowo których obróbka odbywa się przy użyciu luźnych kształtek.

samoostrzenia się kształtek skrawających. Natomiast w przy-padku kształtek stosowanych do wygładzania zgniotem następuje ich samoczynne oczyszczanie.

Wartości nacisków w pojemniku wygładzarki to wypadkowa działania sił statycznych i dynamicznych. Naciski statyczne są zróżnicowane we wsadzie, gdyż o ich wartości decyduje wysokość słupa wsadu. Wypadkowa różnica nacisków w pojemniku roboczym nie jest jednak istotna gdyż obrabiane detale ulegają w czasie obróbki ciągłemu przemieszczaniu. Siły dynamiczne są efektem wprawiania w ruch pojemnika wygładzarki przy pomocy silnika.

Obróbka powierzchni detali w pojemniku wygładzarki jest efektem występowania takich procesów jak [1]:– ścieranie mechaniczne wywołane ścinaniem wierzchołków nierówności powierzchni obrabianych detali przez nierów-ności powierzchni kształtek,– mikroskrawanie polegające na wykrawaniu wiórków z po-wierzchni detali przez ostrza materiałów ściernych zawartych w kształtkach,– docieranie powierzchni obrabianych detali przez ziarna i mikroziarna ścierne uwalniane przez kształtki w trakcie ich zużywania się lub pochodzących z past ściernych dodawa-nych celowo do wsadu roboczego wygładzarki,

Wprowadzenie

Obróbka powierzchni w wygładzarkach pojemnikowych nazywana też obróbką roto-wibracyjną lub wibrościerną (ang. mass finishing) to taki rodzaj obróbki powierzchniowej, w którym narzędziami roboczymi są luźne kształtki. W czasie tej obróbki następuje ścieranie, zgniatanie (odkształcenia plastyczne) nierówności powierzchni obrabianych detali oraz odłamywanie cienkich zadziorów lub wypływek przywartych do obrabianych detali [1-3]. Obrabiane detale wraz z kształt-kami i najczęściej roztworem płynów wspomagających znajdują się w pojemniku wygładzarki, który jest wprawiany w ruch obrotowy lub drgający. Kształtki i środki wspoma-gające znajdujące się w pojemniku wygładzarki to tzw. wsad roboczy.

Charakterystyczną cechą tego sposobu obróbki jest wzajem-ny nieskrępowany ruch elementów wsadu w pojemniku wygładzarki oraz występowanie pulsujących nacisków między stykającymi się elementami wsadu. Obróbka luźnymi kształtkami jest kinematycznie swobodna. Cechą wyróż-niającą ten rodzaj obróbki jest ciągły kontakt narzędzi obróbkowych nie tylko z obrabianymi detalami, ale także między sobą. Umożliwia to utrzymanie na niezmienionym w przybliżeniu poziomie ich zdolności skrawnych w wyniku

nr 3/2015 www. -obrobkametalu.e ple1

OBRÓBKA UBYTKOWA e t a l umobróbkakwartalnik techniczny e

Page 2: Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w ... zastosowań obróbki... · ciśnieniowe stopów aluminium, cynku, magnezu i krzemu o dość różnorodnej budowie (Rys

– reakcje chemiczne oraz procesy anodowe i kwasowe zachodzące na powierzchni obrabianych detali w obecności roztworów płynów wspomagających,

– zmniejszanie chropowatości powierzchni detali na drodze odkształceń plastycznych wierzchołków nierówności przez kształtki.

Zadania obróbki pojemnikowej

Wśród zadań obróbki pojemnikowej można z pewnym uproszczeniem wyróżnić następujące zabiegi:

– oczyszczanie i wygładzanie „na gotowo” odlewów, odku-wek oraz części obrabianych cieplnie i części wykrawanych,

– usuwanie śladów poprzednich obróbek skrawaniem (frezowania, toczenia, strugania, wiercenia itp.),

– usuwania zadziorów, stępianie ostrych krawędzi oraz nadawanie im określonego promienia zaokrąglenia,

– nadawanie powierzchniom obrabianym określonego stopnia gładkości i odpowiednich właściwości refleksyjnych (połysk).

Wymienione zabiegi obróbki przy użyciu luźnych kształtek można sprowadzić do dwóch podstawowych procesów:

– oczyszczanie i wygładzanie powierzchni detali,

– usuwanie zadziorów, stępianie i zaokrąglanie krawędzi detali.

Przebieg procesu obróbki uzależniony jest w zasadniczym stopniu od rodzaju obrabianych detali, a szczególnie od: materiału z którego wytworzone są detale, sposobu ich wytworzenia, ich wielkości i kształtu oraz wymogów dotyczących jakości powierzchni detali po obróbce wynikających głównie z ich zastosowania.

Metalowe detale poddawane obróbce pojemnikowej wytwarzane są różnymi metodami. Są to głównie:

– elementy wykrawane lub tłoczone na prasie oraz wycinane palnikiem, laserem lub strugą wody,

– detale wytwarzane metodami obróbki skrawaniem (głów-nie w automatach CNC),

– odlewy (ciśnieniowe, kokilowe, piaskowe, odśrodkowe),

– odkuwki.

Detale wykrawane na prasie, najczęściej z blachy o różnej grubości to różnorodne detale techniczne (Rys. 1). Procesowi wykrawania płaskich detali towarzyszy często proces ich przestrzennego formowania stosownie do ich zastosowania (Rys. 2).

Inna grupa to także detale przestrzenne, w których wykra-wane są określone fragmenty. Typowy taki przykład to kosze łożysk stożkowych, (Rys. 3). Po uformowaniu żądanego kształtu kosza, z powierzchni bocznej pierścienia wykrawane są odpowiednie przestrzenie, które będą stanowiły miejsce pracy pojedynczego elementu tocznego. W takim wypadku obróbka pojemnikowa ma za zadanie usunięcie wszystkich pozostałości po wykrawaniu z tzw. okienek kosza. W prze-ciwnym wypadku takie łożysko może bardzo szybko ulec uszkodzeniu

Detale płaskie mogą być też wycinanie z blach laserem (Rys. 4) lub metodą płomieniową przy użyciu palnika gazowego (Rys. 4). W przypadku materiałów nieżelaznych bardzo często stosuje się wycinanie przy pomocy strumienia wody. Strumień wody i ziarna ściernego pod ciśnieniem 2000–6000 bar przecina różnego rodzaju materiały bez termicznego wpływu na wycinane powierzchnie.

Powierzchnia boczna takich detali po wycinaniu jest bardzo różna. Różna jest też wielkość zadziorów i różna ostrość krawędzi. Największe zadziory są widoczne na detalu wycinanym płomieniowo przy użyciu palnika gazowego. Są to zadziory zbyt grube aby mogły być usunięte metodami

e2nr 3/2015 www. -obrobkametalu.e pl

e t a l umobróbkakwartalnik techniczny eOBRÓBKA UBYTKOWA

Rys. 1. Płaskie detale wycinane z blachy przy użyciu prasy

Rys. 2. Detale stalowe wycinanie i formowane przy użyciu prasy

Rys. 3. Kosze łożysk stożkowych

Rys. 4. Detale płaskie wycinane laserem

Page 3: Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w ... zastosowań obróbki... · ciśnieniowe stopów aluminium, cynku, magnezu i krzemu o dość różnorodnej budowie (Rys

obróbki pojemnikowej. Widać to wyraźnie na rys. 5b. Tak duże i grube zadziory powinny być najpierw usunięte przy użyciu frezów lub pasów ściernych bezkońcowych a dopiero po tym detale powinny być poddane obróbce przy użyciu luźnych kształtek w wygładzarce pojemnikowej.

nr 3/2015 www. -obrobkametalu.e ple3

OBRÓBKA UBYTKOWA e t a l umobróbkakwartalnik techniczny e

Przedmioty wytłaczane i formowane w postaci cienko-ściennych wyrobów różnego zastosowania (Rys. 6) wymagają wygładzenia śladów po tłoczeniu i formowaniu, zatępienia ostrych krawędzi oraz doprowadzenia ich do żądanego stopnia zaokrąglenia. Szczególnie trudnym problemem jest usunięcie śladów narzędzia wyoblającego z powierzchni detali (np. detale będące elementami żyrandoli).

Przedmioty otrzymane metodami obróbki skrawaniem (tocznie, frezowanie, wiercenie otworów, gwintowanie) to grupa przedmiotów poddawana bardzo często obróbce pojemnikowej.

Celem tej obróbki jest usuniecie gratów i zatępienie ostrych krawędzi oraz wygładzenie powierzchni detali (Rys. 7). W przypadku detali po obróbce skrawaniem, ważne jest, aby w trakcie obróbki pojemnikowej w kształtkach ściernych całkowicie usunąć pozostały po poprzednim skrawaniu grat. O ile samo załamanie krawędzie jest łatwiejsze do wykonania w obróbce roto-wibracyjnej, o tyle całkowite usunięcie gratu jest trudniejsze. Dotyczy to szczególnie przypadków, gdy podczas obróbki grat zawinie się i sklei z powierzchnią obrabianego detalu. Dotykowo wydaje się, że krawędź po obróbce jest zaokrąglona, a w rzeczywistości mamy nieusunięty fragment naddatku, który dyskwalifikuje daną część w dalszym montażu, szczególnie dotyczy to przemysłu samochodowego i maszynowego.

Detale w których otwory są wykonywane metodą wiercenia posiadają duże graty, szczególnie po stronie wychodzenia wiertła z wierconego detalu. Usunięcie tych gratów to bardzo ważne zadanie obróbki pojemnikowej. Jest to możliwe przy zastosowaniu kształtek o odpowiedniej wielkości i kształ-cie [5]. Kształtki muszą mieć możliwość dotarcia do krawędzi tych otworów.

Podstawowa grupa detali poddawanych obróbce pojem-nikowej to różnego rodzaju odlewy. Są to najczęściej odlewy metali lekkich, a głównie aluminium, cynku, miedzi, magnezu i ich stopów. Odlewy metali lekkich to przede wszystkim odlewy ciśnieniowe (Rys. 8), kokilowe oraz wytwarzane w odlewarkach odśrodkowych (głównie galanteria odzieżo-wa, obuwnicza i ozdobna) (Rys. 9). Powierzchnia takich odle-wów jest przygotowywana przede wszystkim do nakładania powłok ochronnych i dekoracyjnych.

W zależności od dalszego zastosowania, obróbka odlewów w wygładzarkach pojemnikowych przy użyciu luźnych kształ-tek ściernych i płynów technologicznych pozwala uzyskać elementy gotowe (odlewy techniczne samochodowe i sprzętu AGD) lub przygotować powierzchnię przedmiotów pod kolejne operacje (galwanizowanie, anodowanie, kataforeza, lakierowanie).

Odlewy ciśnieniowe posiadają na ogół gładką powierzchnię, ale w stanie surowym nie nadają się do nakładania powłok malarskich ani galwanicznych. Posiadają one najczęściej zadziory i zalewki. Jeżeli mają one grubość poniżej 0,4 mm to mogą być usunięte przy użyciu luźnych kształtek. Powierzchnia odlewów ma zarówno makrodefekty (pory, rozwarstwienia, pęknięcia, blizny) jak i mikrodefekty. Mikrodefekty spowodowane są głównie przez segregację składników stopów w wierzchniej warstwie na skutek różnicy temperatury materiału wlewowego i formy metalowej.

Rys. 5. Detale stalowe wycinane płomieniowo: a) detal przed obróbką, b) detal po obróbce pojemnikowej

Rys. 6. Detale formowane metodami głębokiego tłoczenia

Rys. 7. Detale wykonywane metodami obróbki skrawaniem

Rys. 8. Odlewy ciśnieniowe obrabiane przy użyciu luźnych kształtek

Rys. 9. Odlewy wytwarzane w odlewarkach odśrodkowych

Page 4: Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w ... zastosowań obróbki... · ciśnieniowe stopów aluminium, cynku, magnezu i krzemu o dość różnorodnej budowie (Rys

Oprócz tego w warstwie przypowierzchniowej takich odlewów znajdują się utlenione tłuszcze i grafit koloidalny stosowane jako środki antyadhezyjne do smarowania form oraz tlenki metali tworzących stop.

Grubość warstwy przypowierzchniowej dla większości odlewów cynkalowych nie przekracza na ogół 15 µm [6]. Pod tą warstwą znajduje się czysty i nieporowaty metal mający strukturę mikrokrystaliczna, przy czym grubość tej warstwy nie przekracza na ogół 0,3 mm. Pod tą warstwą stop staje się porowaty a jego struktura jest gruboziarnista. Najbardziej estetyczne i trwałe powłoki galwaniczne otrzymuje się wówczas, gdy są one nałożone na strukturę mikrokrystaliczną odlewów cynkalowych. Oznacza to, że z powierzchni surowych odlewów metodami obróbki luźnymi kształtkami powinna być usunięta warstwa metalu o grubości od 0,1 do 0,2 mm. Usunięcie warstwy grubszej od 0,3 mm powoduje, że w odsłoniętych porach i szczelinach może zatrzymać się elektrolit, który następnie będzie reagował z metalem podłoża. Powstające produkty korozji mogą być przyczyną powstawania tzw. pęcherzy wywołując tym samym odwarstwienie nałożonej powłoki galwanicznej.

W przypadku gdy odlewy mają być przygotowane do nakładania powłok malarskich należy w procesie obróbki pojemnikowej doprowadzić do uzyskania powierzchni, która [7]:

– jest wolna od powierzchniowych zanieczyszczeń takich jak rdze, zgorzelina, wilgoć, oleje, smary itp.,

– pozbawiona jest zadziorów i ostrych krawędzi,

– posiada odpowiednio dużą chropowatość zapewniającą dobrą przyczepność materiału powłokowego do podłoża. Tylko czysta powierzchnia detali i odpowiednio wysoka jej chropowatość zabezpieczają uzyskanie trwałych powłok malarskich.

Wytwarzanie detali metodą kucia jest dość powszechnym procesem otrzymywania różnego rodzaju wyrobów, zarówno żelaznych jak i metali kolorowych. Są to przede wszystkim odkuwki matrycowe i wiele z nich, szczególnie o masie mniejszej od 250 g poddawane są obróbce pojemnikowej. Detale kute, są wytrzymalsze od takich samych, ale odlewanych. Dlatego tam gdzie podwyższona wytrzymałość i estetyka powierzchni jest niezbędna, stosuje się wykoń-czeniową obróbkę w luźnych kształtkach (np. manetki motocyklowe, korby rowerowe, uchwyty ręcznych hamulców rowerowych itp.) Ważną pozycję zajmują też różnorodne elementy armatury hydraulicznej (Rys. 10).

Przykłady wyrobów wytwarzanych masowo poddawanych obróbce pojemnikowej

Obróbka powierzchni różnorodnych detali metodami obróbki pojemnikowej upowszechnia się w bardzo szybkim tempie. Dotyczy to też polskiego przemysłu. Obecnie trudno sobie wyobrazić proces wytwarzania wielu produktów technicz-nych i codziennego użytku bez etapu obróbki przy użyciu luźnych kształtek. Trudno jest wymienić wszystkie takie produkty, bo są ich tysiące. Przykłady zamieszczone w niniej-szym opracowaniu pozwalają uświadomić sobie możliwości jakie w zakresie obróbki powierzchni wnosi technologia obróbki pojemnikowej.

e4nr 3/2015 www. -obrobkametalu.e pl

e t a l umobróbkakwartalnik techniczny eOBRÓBKA UBYTKOWA

Uchwyty meblowe to grupa produktów technicznych w pro-cesie wytwarzania, których ostatnimi etapami są procesy obróbki przy użyciu luźnych kształtek, najczęściej żywicz-nych (Rys. 11). Zadaniem tych obróbek powierzchniowych jest przygotowanie powierzchni uchwytów meblowych pod powłoki ochronne i dekoracyjne.

Klamki i inne elementy okuć drzwi i okien to też duża grupa wyrobów, najczęściej wykonanych z metali lekkich i ich stopów obrabianych przy użyciu luźnych kształtek, najczęściej kształtek żywicznych (Rys. 12). Podobnie jak w przypadku uchwytów meblowych, podczas jednej operacji usuwamy wady powierzchniowe, ślady linii podziału formy odlew-niczej, wygładzamy powierzchnię i zaokrąglamy wszystkie krawędzie czyniąc detal bardzo estetycznym. Obróbka w luźnych kształtkach ściernych znalazła powszechne zasto-sowanie w przygotowaniu gładkościowym klamek ze stopów aluminium do operacji anodowania, a klamek ze stopów typu ZnAl do galwanizowania. Oba rodzaje klamek przygoto-wywane są także do malowania, ale w tym wypadku nie jest wymagana tak duża dokładność procesu obróbki, gdyż warstwa lakieru pokryje większość niedoskonałości powierzchni klamki.

Części samochodowe to najczęściej różnorodne odlewy ciśnieniowe stopów aluminium, cynku, magnezu i krzemu o dość różnorodnej budowie (Rys. 13). Skuteczna obróbka powierzchni takich wyrobów o nieregularnych kształtach jest możliwa tylko przy użyciu odpowiednich kształtek w wygła-dzarkach pojemnikowych. Najczęściej odlewy samochodowe

Rys. 10. Odkuwki mosiężne obrabiane przy użyciu luźnych kształtek

Rys. 11. Uchwyty meblowe

Rys. 12. Klamki drzwiowe poddawane obróbce luźnymi kształtkami

Page 5: Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w ... zastosowań obróbki... · ciśnieniowe stopów aluminium, cynku, magnezu i krzemu o dość różnorodnej budowie (Rys

poddawane są obróbce pojemnikowej po odlaniu i okra-waniu. Podczas stosunkowo krótkich procesów obróbki (10–20 minut) załamywane są ostre krawędzie, pozbawiane są ostrych występów, dzięki czemu detale są przyjemne w dotyku. Po obróbce pojemnikowej są one najczęściej kierowane do dalszych dokładnych operacji na urządze-niach CNC.

Części armatury to różnorodne detale stalowe (głównie ze stali szlachetnych) i z metali kolorowych wykorzystywane w instalacjach wodnych i gazowych (Rys. 14). Te detale wymagają szczególnych zabiegów podczas obróbki luźnymi kształtkami. Dotyczy to np. przepustnic do zaworów ze stali szlachetnych gdzie konieczne jest uzyskanie wysokiej gład-kości i zachowanie tolerancji wymiarowych, ale także wyle-wek i korpusów baterii łazienkowych, które będą pokrywane galwanicznie. Ważną rolą w tego typu obróbce jest odpowiednie dobranie kształtek szlifierskich (najczęściej żywicznych), jak i parametrów pracy urządzenia – wygła-dzarki wibracyjnej. Trzeba tak to wszystko ustawić, aby stosunkowo małe i ciężkie detale jak korpusy baterii łazien-kowych zostały dokładnie wygładzone, a jednocześnie pod-czas obróbki pojemnikowej wzajemnie się nie pokaleczyły.

Elementy karniszy metalowych to produkty powszechnego użytku produkowane na masową skalę (Rys. 15). Są to elementy wykonane w większości ze stopów metali lekkich, ale również ze stali i mosiądzu. Obróbka z użyciem luźnych kształtek ma za zadanie przede wszystkim usunięcie zadzio-rów oraz wygładzenie powierzchni celem jej przygotowania do naniesienia powłok ochronnych i dekoracyjnych.

Narzędzia typu klucze, kleszcze, śrubokręty (Rys. 16) to naj-częściej odkuwki stalowe, które wymagają dość intensywnej obróbki kształtkami o wysokiej skrawności celem usunięcia dużych naddatków. Są to przede wszystkim wysokiej skraw-ności kształtki ceramiczne. W przypadku twardych stopów m.in. po obróbce cieplnej, bardzo często stosuje się tzw. obróbkę pojemnikową izotropową, gdzie stosowane są spec-jalne roztwory wspomagające, które nadtrawiają wierzchnie warstwy detali, a specjalne kształtki porcelanowe, usuwają tą warstwę nadtrawioną. W stosunkowo krótkim czasie, w porównaniu do obróbki tradycyjnej, można uzyskać bardzo gładką powierzchnię o chropowatości poniżej Ra = 0,1 µm.

Narzędzia chirurgiczne i implanty (Rys. 17) to wyjątkowe wyroby precyzyjne wykonane najczęściej z wysokogatun-kowych stali kwasoodpornych i tytanowych, które w procesie obróbki powinny uzyskać wysoką gładkość powierzchni. Wymagają one specjalnego procesu obróbki pojemnikowej. Często obrabiane są w wygładzarkach proszkowych, gdzie obrabiane detale są mocowane w uchwytach. Zapobiega to ich wzajemnym zderzeniom i obiciom w procesie obróbki. W innych przypadkach podczas obróbki w wygładzarkach wibracyjnych, proces obróbczy podzielony jest na kilka etapów, od zgrubnego aż do polerowania. Wieloetapowość oraz stosowanie specjalnych dodatków w postaci past i prosz-ków wspomagających, pozwala uzyskać żądaną, bardzo gładką powierzchnię pozbawioną porów, rys i mikrokraterów.

Galanteria odzieżowa i obuwnicza to produkty codziennego  użytku produkowane i użytkowane na skalę masową (Rys.18).

Są one wytwarzane najczęściej w odlewarkach odśrodko-wych przy zastosowaniu form silikonowych. Ciągła zmiana

nr 3/2015 www. -obrobkametalu.e ple5

OBRÓBKA UBYTKOWA e t a l umobróbkakwartalnik techniczny e

Rys. 15. Metalowe elementy karniszy

Rys. 16. Klucze poddawane obróbce pojemnikowej

Rys. 17. Narzędzia chirurgiczne i implanty

Rys. 13. Części samochodowe

Rys. 14. Elementy armatury ze stali szlachetnych

Page 6: Zakres zastosowań obróbki powierzchni detali metalowych w ... zastosowań obróbki... · ciśnieniowe stopów aluminium, cynku, magnezu i krzemu o dość różnorodnej budowie (Rys

trendów w modzie, kształtów ozdób i dodatków musi być także szybko realizowana przez producentów. Dlatego odlewanie odśrodkowe jest bardzo wygodną metodą odlewania, gdyż proces wytworzenia formy silikonowej zajmuje kilka godzin i ten typ form jest stosunkowo tani. Co prawda odlewanie odśrodkowe w formach silikonowych jest mniej dokładne od ciśnieniowego, ale te niedoskonałości na powierzchni detali usuwa dobrze obróbka pojemnikowa. Wygładzanie powierzchni i usunięcie nadlewek oraz śladów doprowadzenia stopu do formy to główne zadanie obróbki pojemnikowej. Często jest to realizowane w wygładzarkach odśrodkowo-kaskadowych, które dzięki swojej konstrukcji znacznie pozwalają skrócić czas obróbki odlewów.

Felgi aluminiowe to produkt techniczny produkowany na masową skalę (Rys. 19). W procesie produkcyjnym felg istnieje konieczność doprowadzenia do wysokiej gładkości i połysku felg. Proces ten od stosunkowo niedługiego czasu pro-wadzony jest przy użyciu luźnych kształtek w specjalnej konstrukcji wygładzarkach pojemnikowych. Należy tutaj wyróżnić dwa przypadki: felgi jako nowe odlewy i felgi używane przeznaczone do regeneracji, odnowienia. W przy-padku nowych odlewów, gdzie powierzchnie są jeszcze wstępnie wygładzane, proces pojemnikowego polerowania jest stosunkowo łatwy. Jak w większości procesów, należy przeprowadzić obróbkę wstępną w małych kształtkach żywicznych (stożki i piramidy 10–20 mm), a następnie polerowanie w kształtkach porcelanowych lub stalowych. Takie obróbki najczęściej stosują producenci felg. W przy-padku felg do regenerowania, obróbkę taką mogą wyko-nywać także mniejsze zakłady zajmujące się naprawą kół samochodowych. W tym procesie chodzi o odświeżanie wcześniej już polerowanych felg lub przerabianie „starych” felg malowanych na lustrzanie polerowane. W tym przy-padku ważną rolę odgrywa już pierwszy etap, czyli usunięcie starej powłoki lakierniczej wraz z podkładem, obróbka ręczna

e6nr 3/2015 www. -obrobkametalu.e pl

e t a l umobróbkakwartalnik techniczny eOBRÓBKA UBYTKOWA

jeśli jest wymagana i dokładne szlifowanie i polerowanie w urządzeniach wibracyjnych specjalnie do tego skonstruo-wanych. Najważniejszy jest odpowiedni dobór ścierniwa (kształtki żywiczne), płynów wspomagających do polero-wania i zastosowanie odpowiednich kształtek polerskich. W zależności od przygotowanej powierzchni felgi, ilości etapów obróbki (1-4), proces ten może trwać od 4 do 24 godzin.

Zakończenie

Podstawowa zaleta obróbki pojemnikowej to jej masowość i powtarzalność. W jednym cyklu obróbkowym obróbce może być poddawane od kilku do kilkuset, a często nawet kilka tysięcy detali. Wszystkie obrabiane detale uzyskują żądaną, jednakową i powtarzalną powierzchnię. Jest to widoczne szczególnie w przypadku małych detali oraz detali o skompli-kowanych kształtach, kiedy obróbka ręczna jest bardzo trudna, a często wręcz niemożliwa.

Obróbki pojemnikowe z użyciem luźnych kształtek ściernych to bardzo korzystne połączenie jakości gotowych wyrobów i jej powtarzalności z ekonomiką ich produkcji. Wszędzie tam, gdzie można zastosować taki typ obróbki, powinno to mieć miejsce. Masowość, wysoka jakość, powtarzalność, jedno-rodność, i oszczędność to główne cechy charakteryzujące ten typ obróbki powierzchni detali metalowych. Odpowiednio dobrane narzędzia, czyli kształtki ścierne i polerskie, a także inne materiały wspomagające jak pasty, proszki i płyny to podstawa optymalnej obróbki pojemnikowej. W czasie jednego procesu obróbczego, jednocześnie wykonywanych jest kilka operacji takich jak gratowanie, szlifowanie, załamywanie krawędzi, oczyszczanie, wybłyszczanie. Można śmiało stwierdzić że taka mnogość obróbek w jednym procesie, czyni obróbkę pojemnikową z luźnymi kształtkami procesem bardzo uniwersalnym i bardzo pożądanym. Zalety tej obróbki nie zawsze są jednak doceniane w praktyce. Upowszechnianie wiedzy o możliwościach obróbki pojemnikowej jest więc wskazane.

Literatura

1.Marciniak M., Stefko A., Szyrle W.: Podstawy obróbki w wygładzarkach pojemnikowych. WNT, Warszawa 1982.

2.Hinz H.E.: Gleitschliftechnik. Verlag 1988.

3.Gillespie L.K.: Mass finishing handbook. Industrial Press Inc., New York 2007.

4.Szyrle W.: Sposoby przeciwdziałania się ujemnym zjawis-kom w procesie obróbki luźnymi kształtkami. Mechanik 1980, nr 8, s. 419-422.

5. Woźniak K.: Parametry geometryczne kształtek i ich rola jako narzędzi roboczych w wygładzarkach pojemnikowych. Obróbka metalu, 2013, nr 4, s. 40-48.

6. Pietrusińska M.: Galwaniczne powłoki ochronno-deko-racyjne na odlewach cynkalowych w przemyśle samochodo-wym. Powłoki Ochronne, 1978, nr 3, s.

7. Woźniak K., Wincenciak M.: Przygotowanie powierzchni detali pod powłoki malarskie metoda obróbki pojemnikowej. Lakiernictwo Przemysłowe, 2015, nr 2, s. 52-57.

Rys. 18. Galanteria odzieżowa i obuwnicza

Rys. 19. Felgi aluminiowe