Cel nagniatania

Obróbki powierzchniowe na zimno są stosowane do:

  • Polepszenia wykończenia powierzchniowego,

  • Zwiększenia właściwości wytrzymałościowych,

  • Poprawy kalibracji wymiarowej.

Podstawową ideą jest sprowokowanie deformacji plastycznej na materiale aplikując mu nacisk relatywnie niski tak by uzyskać zwiększenie umocnienia powierzchniowego. Nagniatanie jest techniką obróbki deformacji plastycznej stosowaną od lat ’70. Z biegiem czasu zostały udokumentowane ulepszenia żywotności, wytrzymałości na korozje i mniejsze uszkodzenia nagniatanych detali, ponadto zostały ustabilizowane parametry chropowatości i/lub zmaksymalizowanie twardości powierzchniowej i rozwinięte modele eliminujące pozostałe naprężenia pozostające po procesie deformacji.

Celem nagniatania jest przeniesienie siły aplikowanej przez rolkę na powierzchnię wg pewnej trajektorii. Podczas obrotów strefy stykowej możliwie małej tak by na powierzchni styku został dostarczony nacisk o częstotliwości, która potrzebuje mało energii i siły. Na rysunku 1 widać schemat procesu nagniatania rolką okrągłą. (A) pierwszy styk z obrabianą powierzchnią. (B) przekroczenie punktu krytycznego i w konsekwencji następuje deformacja plastyczna. (D) głębokość nacisku. W chwili, gdy materiał przekroczy maksymalne odkształcenie w strefie (C) zaczyna powracać sprężyście. (E) Powierzchnia nagniatana, powierzchnia gładka i napięcie pozostałe po sprężeniu. Pozostałe naprężenie osiąga głębokość ok. 1mm zwiększając twardość powierzchniową.

cel nagniatania

Każda powierzchnia obrobiona narzędziami wiórowymi ma typowe wykończenie zależne od geometrii skrawania i posuwu. Jakość, chropowatość i twardość powierzchni poprawia się znacznie poprzez obróbkę nagniatania. Nagniatanie jest obróbką bez usuwania materiału, dzięki której chropowatość powierzchni zostaje obniżona poprzez plastyczne odkształcenie materiału wywołane naciskiem rolek.

Efekty nagniatania

  • Chropowatość powierzchniowa di 0.05–0.10µm(Ra) (ISON2, N3),

  • Tolerancja 0.01mm lub dokładniej,

  • Wzrost twardości powierzchniowej HRc od 30% do 70%,

  • Powyżej 300% wzrost wytrzymałości na rozciąganie od zmęczenia materiału,

  • Eliminacja czynników naprężeniowych, korozyjnych i pęknięć,

  • Zwiększenie odporności na korozję,

  • Eliminacja śladów obróbkowych, zadrapań i porów,

  • Redukcja tarcia powyżej 35%,

  • Redukcja poziomu hałasu.

przed po nagniatanie

OBSZARY ZASTOSOWANIA NAGNIATAKÓW

Nagniatanie może być wykonywane na wszystkich powierzchniach tak wewnętrznych i zewnętrznych, które posiadają symetrię obrotową (otwory, cylindry, stożki, itp.) a także na powierzchniach płaskich. Wykonuje się po obróbkach mechanicznych np. wierceniu, rozwiercaniu, wytaczaniu, toczeniu, szlifowaniu, itp.

KORZYŚCI NAGNIATANIA W ODNIESIENIU DO TRADYCYJNYCH METOD

  • Narzędzie nie jest kosztowne w odniesieniu do swojej trwałości.
  • Żadnego wiórowego usuwania naddatku materiału.
  • Obniżenie wartości chropowatości (grzbiety zostają spłaszczone a doliny wypełnione), przez co uzyskuje się powierzchnie skrajnie gładkie.
  • Skrajne prędkości obróbki: 0.2-3.0mm/obr. dla narzędzi wielorolkowych, 0.05-1.0mm/obr. dla narzędzi jednorolkowych.
  • Korzyści natury mechanicznej: wzrost odporności na korozję i twardości powierzchniowej.
  • Nagniatak nie działa modyfikująco na wymiar poprzez ubytek, spełnia funkcję “kalibrującą” tolerancji obróbkowych i pozwala uzyskać stałe wyniki dla całego lotto produkcyjnego.
  • Nagniatak może być stosowana na tradycyjnych obrabiarkach, ręcznych lub CNC.
  • Żywotność narzędzia jest nadzwyczaj długa, możliwa obróbka od 10.000 do 300.000 szt. bez naprawy narzędzia, wystarczy wymienić rolki, kiedy to konieczne.

Struktura nagniataka i parametry

GŁOWICA: rolki ze stali ulepszonej utrzymywane w skrzynce, wewnątrz głowicy znajduje się wrzecionko także ze stali ulepszonej.

KORPUS: Wewnątrz korpusu znajduje się mechanizm mikrometryczny, który poprzez zmianę pozycji wrzecionka wywołuje regulację na + lub – nagniatanej średnicy ze skokiem 2.5µm (0.0025mm), wewnątrz pola działania, zazwyczaj 1mm dla nagniataków do otworów przelotowych i 0.5mm do otworów/ślepych.

TRZONEK: trzonek posiada końcówkę do mocowania w uchwycie. Może być to stożek Morse’a, cylinder, weldon lub inny specjalny na zamówienie.

nagniatanie - yamato
nagniatanie - yamato
posuw otwor regulacja

POSUW – OTWÓR  – REGULACJA

Dostarczane są nagniataki do otworów nieprzelotowych lub przelotowych. W modelach do otworów przelotowych można dobrać konfigurację posuwu maszynowego do stosowania na CNC lub autoposuw do stosowania ręcznego. Można wykonywać obróbki, w których przedmiot obrabiany jest zatrzymany jak i gdy zatrzymany jest nagniatak. Dostępne jest pole regulacji standardowe, lecz istnieje również pole regulacji specjalne wg zamówienia.

PARAMETRY OBRÓBKOWE

Nagniatanie nie wymaga zmian w naddatkach obróbkowych. Część materiału zostaje wypchnięta w kierunku nagniatania, stąd można zauważyć lekką zmianę średnicy z tytułu zgniotu nierówności, z tego powodu  w obróbkach poprzedzających należy zostawić materiał wg średnicy i stopnia zgniotu do uzyskania i stopnia wykończenia.

Ważnym jest zwrócenie uwagi by wykańczanie wymiarowe detali do nagniatania miało zachowane stałe parametry celem wyeliminowania zawalcowania materiału, co może powodować również skrócenie żywotności nagniataka.

Średnica nagniataka Naddatek
(mm) (mm)
3 – 4 0.005 – 0.010
4.5 – 7.6 0.005 – 0.020
8 – 14.5 0.007 – 0.025
15 – 24 0.015 – 0.035
25 – 44 0.020 – 0.040
45 – 74 0.025 – 0.045
75 – 200 0.030 – 0.060
Wartości przybliżone i zależą od zmiennych zależnych od typologii i twardości materiału, wykończenia przed nagniataniem, itp.
  Prędkość obrotowa obr./min  
  OTWORY OTWORY  
Ø Nagniatak się kręci Detal się kręci Posuw
mm Detal zatrzymany Nagniatak zatrzymany mm/obr.
  WAŁKI WAŁKI  
  Detal się kręci Nagniatak się kręci  
  Nagniatak zatrzymany Detal zatrzymany  
3 1500 – 4500 550 – 1650 0.05 - 0,20
5 1300 – 3900 525 – 1575 0.10 - 0,30
8 1200 – 3600 500 – 1500 0.15 - 0,40
10 1000 – 3000 450 – 1350 0.15 - 0,50
12 800 – 2400 325 – 975 0.20 - 0,65
14 700 – 2100 300 – 900 0.20 - 0,75
16 600 – 1800 250 – 750 0.25 - 0,85
19 500 – 1500 225 – 675 0.25 - 1,00
21 450 – 1350 200 – 600 0.30 - 1,15
24 400 – 1200 200 – 600 0.30 - 1,25
27 350 – 1050 175 – 175 0.40 - 1,50
32 300 – 900 150 – 450 0.40 - 1,75
35 275 – 825 150 – 450 0.50 - 2,00
38 250 – 750 135 – 405 0.50 - 2,10
42 225 – 675 125 – 375 0.50 - 2,25
48 200 – 600 115 – 345 0.60 - 2,65
55 175 – 525 100 – 300 0.60 - 3,00
64 150 – 450 95 – 285 0.70 - 3,50
77 125 – 375 80 – 240 0.80 - 2,10
96 100 – 300 65 – 195 1.00 - 2,50
127 75 – 225 50 – 150 1.20 - 3,50
190 50 – 150 40 – 120 1.70 - 5,25
350 30 – 90 25 – 75 2.50 - 8,50

MATERIAŁY

Wraz ze zwiększeniem twardości zmniejsza się możliwość odkształcenia plastycznego materiału, nagniatanie może być wykonywane do twardości max 40-45 HRc

NAGNIATANIE & FLEX-HONE

Przed nagniataniem otworów możliwe jest przygotowanie powierzchni narzędziem Flex-Hone, obróbka ta ujednorodnia wykańczanie eliminując piki zbyt wysokie i uwalnia mikrostrukturę metalu od ewentualnych pozostałości, które mogłyby tworzyć narost na rolkach, a ten z kolei mógłby odklejać się na detalu.

Flex-Hone może być stosowane także po nagniataniu, jeżeli okaże się, że powierzchnia jest zbyt gładka i występują problemy z wklejaniem O-ringów lub części ślizgowych. Flex-Hone, respektuje wymiary i poprawia utrzymuje lub poprawia chropowatość powierzchniową, dostarcza wykończenie skrzyżowanymi odcinkami, dzięki czemu poprawia się utrzymywanie filmu olejowego i polepsza warunki ślizgowe, szczelność O-ringów, żywotność.

Materiał D. Naddatek Ra Ra Twardość Twardość
mm mm Przed Nagniataniem Po nagniataniu BHN HRc
Stal 5 0.012 2.5 - 5.0 0.05 - 0.15 od 212 od 14
10 0.018 do 286 do 30
25 0.025 +35% +114%
50 0.050    
Stal nierdzewna 5 0.012     od 230 od 20
10 0.020 do 400 do 42
25 0.025 +74% +110%
50 0.040    
Żeliwo 5 0.012 1.5 - 2.5 0.35 - 0.50 od 180 od 6
10 0.015 do 250 do 25
25 0.025 +39% +315%
50 0.040    
Aluminium 5 0.012 2.5 - 3.0 0.10 - 0.20 od 100 /
10 0.025 do 120
25 0.040 +20%
50 0.040  
Brąz 5 0.018 2.5 - 3.5 0.15 - 0.20 od 134 /
10 0.025 do 186
25 0.030 '+39%
50 0.025  
Tabela gładkości Ra
  Wartości standardowe
  Wartości mniej spotykane
Raà 25 12.5 6.3 3.2 1.6 0.8 0.4 0.2 0.1 0.05 0.025 0.012
Planowanie                                                  
                                                 
                                                 
Wiercenie                                                  
                                               
                                                 
Frezowanie                                                  
                                                 
                                                 
Rozwiercanie                                                  
                                                 
                                                 
Toczenie                                                  
                                                 
                                                 
Nagniatanie                                                  
                                                 
                                                 
Szlifowanie                                                  
                                                 
                                                 
Honowanie                                                  
                                                 
                                                 
Polerowanie                                                  
                                                 
                                                 
KONTAKT
Skontaktuj się z nami

Możliwości jest bardzo wiele, a nasi technicy zawsze służą pomocą próbując stworzyć nowe konfiguracje na miarę Państwa potrzeb i problemów do rozwiązania.

KONTAKT