docPełny Tekst – Polski Wersja - Curtiss
download 
Reklamacja Transkrypt
Pełny Tekst – Polski Wersja - Curtiss
Layout 26.07.2005 13:32 Uhr Seite 1 SPIS TREÂCI Tablice przeliczeniowe.................................................................. 2,3 Przedmowa.............................................................................................5 Rozdzia∏ 6 Rozdzia∏ 1: Zm´czenie osiowe.............................................................................. 26 Przyk∏ad zastosowania: Sworzeƒ bezpieczeƒstwa w hamulcach. 26 Przyk∏ad zastosowania: Przewody wylotowe pomocniczego silnika spalinowego.................................................................................................. 26 TEORIA Technologia kulowania...........................................................................6 Napr´˝enia w∏asne wywo∏ane kulowaniem..........................................7 Suma napr´˝eƒ od obcià˝eƒ zewn´trznych i napr´˝eƒ w∏asnych... 8 Przyk∏ad zastosowania: Badania NASA nad rozwojem p´kni´ç...... 8 G∏´bokoÊç zalegania napr´˝eƒ w∏asnych............................................9 Materia∏y do kulowania...........................................................................9 Wp∏yw twardoÊci Êrutu............................................................................9 Rozdzia∏ 2: WP¸YW KULOWANIA NA RÓ˚NE MATERIA¸Y Stale o wysokiej wytrzyma∏oÊci........................................................... 10 Stale w´glowe....................................................................................... 11 Przyk∏ad zastosowania: Wa∏y korbowe silników wysokopr´˝nych.. 11 Odw´glenie........................................................................................... 11 Przyk∏ad zastosowania: Redukowanie austenitu szczàtkowego..... 12 ˚eliwo sferoidalne hartowane izotermicznie...................................... 12 ˚eliwo..................................................................................................... 12 Stopy aluminium.................................................................................... 13 Przyk∏ad zastosowania: Aluminium o wysokiej wytrzyma∏oÊci......... 13 Tytan....................................................................................................... 14 Magnez................................................................................................... 14 Metalurgia proszków............................................................................. 15 Przyk∏ad zastosowania: Ko∏a z´bate z proszków o du˝ej g´stoÊci. 15 Rozdzia∏ 3: PROCESY PRODUKCYJNE Wp∏yw na trwa∏oÊç zm´czeniowà....................................................... 16 Spawanie............................................................................................... 16 Przyk∏ad zastosowania: Uszkodzenia w nadbrze˝nych spawanych konstrukcjach stalowych............................................................................17 Przyk∏ad zastosowania: WysokociÊnieniowe wirniki kompresorów w silnikach turbinowych............................................................................ 17 Szlifowanie............................................................................................ 18 Powlekanie............................................................................................ 18 Anodyzowanie.......................................................................................19 Przyk∏ad zastosowania: Anodyzowanie pierÊcieni aluminiowych... 19 Napylanie plazmowe............................................................................ 19 Obróbka elektroiskrowa (EDM)........................................................... 19 Obróbka elektrochemiczna (ECM)..................................................... 20 Przyk∏ad zastosowania: Sprz´g∏a membranowe.............................. 20 Rozdzia∏ 4: ZM¢CZENIE WYWO¸ANE ZGINANIEM Zm´czenie wywo∏ane zginaniem........................................................ 21 Ko∏a z´bate........................................................................................... 21 Korbowody............................................................................................ 22 Wa∏y korbowe....................................................................................... 23 Przyk∏ad zastosowania: Wa∏y korbowe silników wysokopr´˝nych. 23 Przyk∏ad zastosowania: Tarcze wirników silników turbinowych..... 23 Rozdzia∏ 5 ZM¢CZENIE WYWO¸ANE MOMENTEM SKR¢CAJÑCYM Zm´czenie wywo∏ane momentem skr´cajàcym............................... 24 Spr´˝yny pracujàce na Êciskanie...................................................... 24 Wa∏y nap´dowe................................................................................... 25 Wa∏ki skr´tne....................................................................................... 25 Przyk∏ad zastosowania: Samochodowe wa∏ki skr´tne.................... 25 WYTRZYMA¸OÂå ZM¢CZENIOWA PRZY OBCIÑ˚ENIU OSIOWYM Rozdzia∏ 7 USZKODZENIA KONTAKTOWE Uszkodzenia frettingowe..................................................................... 27 Przyk∏ad zastosowania: Stopki ∏opatek w turbinach........................ 27 Zm´czeniowa wytrzyma∏oÊç stykowa – pitting................................. 27 Zatarcie................................................................................................. 28 Rozdzia∏ 8 USZKODZENIA KOROZYJNE Uszkodzenia korozyjne....................................................................... 29 P´kanie pod wp∏ywem korozji napr´˝eniowej.................................. 29 Przyk∏ad zastosowania: Produkcja urzàdzeƒ do transportu chemikaliów... 30 Korozja zm´czeniowa......................................................................... 30 Przyk∏ad zastosowania: P´kanie w wyniku zasiarczenia................ 30 Przyk∏ad zastosowania: Implanty medyczne.................................... 31 Korozja mi´dzykrystaliczna................................................................ 31 Rozdzia∏ 9 ZM¢CZENIE CIEPLNE I EFEKTY SZOKU TERMICZNEGO Wp∏yw ciep∏a........................................................................................ 32 Zm´czenie cieplne............................................................................... 33 Przyk∏ad zastosowania: Podgrzewacze wody.................................. 33 Rozdzia∏ 10 INNE ZASTOSOWANIA Kszta∏towanie materia∏u w procesie kulowania................................ 34 Poprawa kszta∏tu.................................................................................. 35 Utwardzanie.......................................................................................... 35 Peentexsm .............................................................................................. 36 Powierzchnie obrobione metodà kulowania..................................... 36 Przyk∏ad zastosowania: Pneumatyczne przenoÊniki rurowe.......... 37 Przyk∏ad zastosowania: Przemys∏ spo˝ywczy................................. 37 Korozja warstwowa............................................................................. 38 Uszczelnianie porowatoÊci................................................................. 38 Rozdzia∏ 11 DODATKOWE MO˚LIWOÂCI DZIA¸ANIA I US¸UGI MIC Powierzchnie wewn´trzne i powierzchnie otworów......................... 39 Dwukrotne kulowanie z ró˝nymi intensywnoÊciami......................... 39 Obróbka w procesie C.A.S.E.sm.......................................................... 40 Kulowanie u klienta.............................................................................. 41 Kulowanie pod napr´˝eniem wst´pnym............................................ 41 Peenstresssm-modelowanie napr´˝eƒ w∏asnych............................... 42 Lasershotsm – kulowanie laserowe..................................................... 43 Zawory p∏ytkowe – wytwarzanie........................................................ 43 Reprinty i publikacje techniczne........................................................ 44 Obróbka cieplna.................................................................................. 44 Rozdzia∏ 12 STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA Kontrolowanie procesu........................................................................ 45 Kontrola medium (Êrutu)...................................................................... 45 Kontrola intensywnoÊci........................................................................ 46 Kontrola stopnia pokrycia.................................................................... 47 Automatyczne urzàdzenia do kulowania........................................... 48 Przyk∏ad zastosowania: Kulowanie kontrolowane komputerowo przed∏u˝a ˝ywotnoÊç turbin................................................................. 49 Dokumentacja procesu kulowania...................................................... 50 Spis reprintów i publikacji technicznych MIC .............................. 51-55 Adresy Zak∏adów MIC .................................................. Tylna ok∏adka 1 Layout 26.07.2005 13:32 Uhr Seite 2 P R Z E L I C Z E N I A PRZELICZENIA TWARDOÂCI NA WYTRZYMA¸OÂå STALI NA ROZCIÑGANIE TwardoÊç Rockwella HRC 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 2 TwardoÊç Brinella TwardoÊç Vickersa Wytrzyma∏oÊç na rozciàganie Wytrzyma∏oÊç na rozciàganie BHN 688 668 649 631 613 595 577 559 542 525 509 494 480 467 455 444 433 422 411 401 391 381 371 361 352 343 334 325 317 309 301 293 286 279 272 265 259 253 247 241 235 229 223 HV 746 720 697 674 653 633 613 595 577 560 544 528 513 498 484 471 458 446 434 423 412 402 392 382 372 363 354 345 336 327 318 310 302 294 286 279 272 266 260 254 248 243 238 ksi 361 349 337 326 315 305 295 286 277 269 261 253 245 238 231 224 217 211 206 201 196 191 186 181 176 171 166 162 158 154 150 146 142 138 134 130 127 124 121 118 116 113 111 MPa 2489 2406 2324 2248 2172 2103 2034 1972 1910 1855 1800 1744 1689 1641 1593 1544 1496 1455 1420 1386 1351 1317 1282 1248 1214 1179 1145 1117 1089 1062 1034 1007 979 952 924 896 876 855 834 814 800 779 765 Layout 26.07.2005 13:32 Uhr Seite 3 P R Z E L I C Z E N I A PRZELICZENIA WYBRANYCH JEDNOSTEK DOTYCZÑCYCH KULOWANIA Metryczne (SI) na angielskie 1 mm = 1m= Powierzchnia 1 mm2 = 1 m2 = Masa 1 kg = Si∏a 1 kN = Napr´˝enia 1 MPa = D∏ugoÊç 0.0394 in 3.281 ft = 39.37 in 1.550 x 10–3 in2 10.76 ft2 2.205 lbm 224.8 lbf 0.145 ksi = 145 lbf/in2 Angielskie na metryczne 1 in = 1 ft = 1 in2 = 1 ft2 = 1 lbm = 1 lbf = 1 ksi = 25.4 mm 0.3048 m = 304.8 mm 645.2 mm2 92.90 x 10–3 m2 0.454 kg 4.448 N 6.895 MPa RÓ˚NE OKRÂLENIA I STA¸E Lbm = lb (masa) k = kilo = 103 G = giga = 109 lbf = lb (si∏a) M = mega = 106 µ = mikron = 10-6 1 Pa = 1 N/m2 ksi = 1000 psi lbf/in2 = psi µm = mikrometr = 1/1000 mm Modu∏ Younga (E) dla stali = 29x106 lbf/in2 = 200GPa Przyspieszenie ziemskie = 32.17 ft/s2 = 9.81 m/s2 G´stoÊç stali = 0.283 lbm/in3 = 7.832 x 10-6 kg/mm3 3 Layout 26.07.2005 U W A G I 4 13:32 Uhr Seite 4 Layout 26.07.2005 13:32 Uhr Seite 5 P R Z E D M O W A Metal Improvement Company, Inc. (MIC) jest przedsi´biorstwem w pe∏ni subsydiowanym przez Curtiss-Wright Corporation. Firma za∏o˝ona w 1946 roku specjalizuje si´ w us∏ugach w dziedzinie kulowania na rzecz wielu ga∏´zi przemys∏u. Technologia ta przeciwdzia∏a powstawaniu zm´czeniowych uszkodzeƒ metalu. MIC ma swoje przedsi´biorstwa w Ameryce Pó∏nocnej i Europie Zachodniej, a tak˝e licencjonowane oddzia∏y na ca∏ym Êwiecie. Ponadto MIC prowadzi sieç oddzia∏ów zajmujàcych si´ obróbkà cieplnà i produkcjà zaworów p∏ytkowych. Pe∏na lista oddzia∏ów MIC wraz z adresami i numerami telefonów jest umieszczona na tylnej ok∏adce niniejszej publikacji. Ka˝dy zak∏ad MIC, zajmujàcy si´ technologià kulownia, jest zdolny do obróbki cz´Êci o ró˝norodnym kszta∏cie, wymiarach i z ró˝nych materia∏ów, w ÊciÊle kontrolowanych warunkach. MIC stosuje najnowoczeÊniejsze wyposa˝enie, zgodne z najnowszym stanem wiedzy na temat technologii kulowania, opartym na doÊwiadczeniu zebranym w ciàgu 50 lat dzia∏alnoÊci w tej bran˝y. Metal Improvement Company, Inc. jest bezsprzecznie Êwiatowym liderem w dziedzinie zastosowania technologii kulowania i sterowania tym procesem. „Zastosowanie Technologii Kulowania (Shot Peening Applications) – wydanie ósme“ zast´puje wydanie siódme i jest najnowszà publikacjà technicznà na temat kontrolowanego procesu kulowania. MIC posiada równie˝ „Zastosowanie Technologii Kulowania“ na kasecie video. Ta forma prezentacji prowadzona przez jednego z naszych szefów obs∏ugi technicznej, jest odpowiednia do przedstawienia szerszemu gremium firm lub na spotkaniach fachowców. Wi´kszà iloÊci informacji mo˝na uzyskaç kontaktujàc si´ z najbli˝szym oddzia∏em MIC (patrz adresy na ok∏adce), Êwiatowym centrum serwisowym (World Service Headquarters) lub odwiedzajàc naszà stron´ internetowà www.metalimprovement.com. Wydanie ósme jest dost´pne tak˝e w j´zyku francuskim, niemieckim, hiszpaƒskim i w∏oskim. MIC ma przyjemnoÊç dzieliç si´ zasobami swego doÊwiadczenia i wiedzy w dziedzinie kulowania tak, by in˝ynierowie i metalurdzy byli pewni rzeczywistych korzyÊci, które daje ta technologia. Nasi specjaliÊci sà zawsze osiàgalni by pomóc w znalezieniu rozwiàzaƒ problemów, które mogà powstaç przy przemys∏owym stosowaniu tej formy umacniania materia∏ów. Copyright © 2001 By Metal Improvement Company 5 Layout 26.07.2005 13:32 Uhr TEORIA R O Z D Z I A ¸ Seite 6 P I E R W S Z Y TECHNOLOGIA KULOWANIA Kulowanie jest procesem obróbki na zimno, podczas którego powierzchnia cz´Êci jest bombardowana ma∏ymi okràg∏ymi czàstkami materia∏u zwanego Êrutem. Ka˝da drobina Êrutu, uderzajàc w materia∏, dzia∏a jak mikroskopijne uderzenie m∏otkiem powodujàc na powierzchni ma∏e wgniecenie lub wg∏´bienie. Aby mog∏o powstaç wg∏´bienie, czàsteczki powierzchni obrabianego materia∏u muszà ulec odkszta∏ceniu (rozciàgni´ciu) (rys. 1-1). Pod powierzchnià ÊciÊni´te czàsteczki próbujà przywróciç jej pierwotny kszta∏t przeto wytwarzajà pod wg∏´bieniem warstw´ obrobionego na zimno materia∏u w kszta∏cie pó∏kuli z wysokimi napr´˝eniami Êciskajàcymi (rys. 1-2). Nachodzàce na siebie wg∏´bienia tworzà jednolità warstw´ z napr´˝eniami w∏asnymi Êciskajàcymi. Jest powszechnie wiadomym, ˝e p´kni´cia nie powstajà i nie rozszerzajà si´ w strefie z napr´˝eniami w∏asnymi Êciskajàcymi. Poniewa˝ wi´kszoÊç zm´czeniowych i korozyjnych uszkodzeƒ powstaje na lub tu˝ pod powierzchnià cz´Êci, napr´˝enia Êciskajàce uzyskane w procesie kulowania powodujà znaczne podwy˝szenie trwa∏oÊci cz´Êci. WartoÊç maksymalnych, Êciskajàcych napr´˝eƒ w∏asnych, wytworzonych na lub pod powierzchnià cz´Êci w procesie kulowania, osiàga przynajmniej po∏ow´ wartoÊci granicy plastycznoÊci kulowanego materia∏u. Rys. 1-1 Odkszta∏cenie w wyniku dynamicznego uderzenia Rys. 1-2 ÂciÊni´cie zapobiega p´kni´ciom zm´czeniowym W wi´kszoÊci przypadków zasadniczà przyczynà powstawania uszkodzeƒ zm´czeniowych sà napr´˝enia rozciàgajàce. Napr´˝enia te mogà byç wynikiem zewn´trznych obcià˝eƒ eksploatacyjnych lub mogà byç to napr´˝enia w∏asne powsta∏e w procesach produkcji takich jak spawanie, szlifowanie, skrawanie itp. Napr´˝enia rozciàgajàce próbujà rozciàgnàç powierzchni´ co mo˝e powodowaç inicjacj´ p´kni´ç (rys. 1-3). Napr´˝enia Êciskajàce Êciskajà granice ziaren w warstwie wierzchniej i znacznie opóêniajà powstawanie p´kni´ç zm´czeniowych. Poniewa˝ rozwój p´kni´ç Rys. 1-3 Poczàtek p´kni´cia i jego propagacja jest znacznie spowolniony w warstwie z napr´˝eniami w wyniku napr´˝eƒ rozciàgajàcych. Êciskajàcymi, powi´kszajàc g∏´bokoÊç tej warstwy podnosimy odpornoÊç na p´kanie. Kulowanie jest najbardziej ekonomicznà i praktycznà metodà wytworzenia na powierzchni Êciskajàcych napr´˝eƒ w∏asnych. 6 26.07.2005 13:33 Uhr Seite 7 R R O Z D Z I A ¸ P I E R W S Z Y Ograniczona wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa Napr´˝enia rozciàgajàce • Obcià˝enie zm´czeniowe sk∏ada si´ z dziesiàtek tysi´cy do kilku milionów powtarzajàcych si´ cykli obcià˝eniowych. Obcià˝enia powodujà powstawanie napr´˝eƒ rozciàgajàcych, które usi∏ujà rozciàgnàç powierzchni´ materia∏u. • Wynikiem liniowego zmniejszenia wartoÊci Nieograniczona wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa napr´˝enia rozciàgajàcego jest wzrost wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej (liczba Liczba cykli cykli obcià˝eƒ w skali Rys. 1- 4 Typowy wykres napr´˝eƒ w funkcji liczby cykli logarytmicznej). Na (krzywa Wehlera) wykresie (rys. 1-4) pokazano, ˝e zmniejszenie napr´˝enia o 262 MPa (32%) podwy˝sza wytrzyma∏oÊç o 150 000 cykli (300%). TEORIA Kulowanie jest przede wszystkim stosowane do zapobiegania zm´czeniu metalu. Ni˝ej wymienione czynniki majà wp∏yw na liczb´ cykli obcià˝eƒ w funkcji przy∏o˝onych napr´˝eƒ rozciàgajàcych (rys. 1-4). NAPR¢˚ENIA W¸ASNE WYWO¸ANE KULOWANIEM Napr´˝enia w∏asne wytworzone w procesie kulowania to napr´˝enia Êciskajàce. Napr´˝enia te równowa˝à lub obni˝ajà istniejàce napr´˝enia rozciàgajàce. Stwierdzono, ˝e im mniejsze napr´˝enia (rozciàgajàce) w warstwie wierzchniej tym wi´ksza ˝ywotnoÊç cz´Êci. Typowy rozk∏ad napr´˝eƒ w∏asnych, wywo∏anych kulowaniem, jest przedstawiony na rys. 1-5. G∏´bokoÊç warstwy umocnionej Napr´˝enia w∏asne Layout Napr´˝enia na powierzchni Maksymalne napr´˝enia Êciskajàce Maksymalne napr´˝enia Odleg∏oÊç od powierzchni – cale (dolna skala), mm (górna skala) Êciskajàce. Jest to maksymalna Rys. 1- 5 Typowy rozk∏ad napr´˝eƒ w∏asnych wywo∏anych wartoÊç wywo∏anych kulowaniem kulowaniem napr´˝eƒ Êciskajàcych. Zazwyczaj znajduje si´ w niewielkiej odleg∏oÊci od powierzchni. Gdy roÊnie wartoÊç maksymalnych napr´˝eƒ Êciskajàcych, wzrasta tak˝e odpornoÊç na p´kanie zm´czeniowe. G∏´bokoÊç warstwy z napr´˝eniami Êciskajàcymi. Jest to gruboÊç umocnionej warstwy, zapobiegajàcej rozwojowi p´kni´ç. GruboÊç warstwy mo˝e byç zwi´kszona poprzez wzrost energii dynamicznego uderzenia. Grubsza warstwa jest po˝àdana dla zwi´kszenia odpornoÊci na powstawanie p´kni´ç. Napr´˝enia na powierzchni. – Sà to napr´˝enia wyst´pujàce na powierzchni kulowanej. WielkoÊç ta jest zazwyczaj mniejsza ni˝ maksymalne napr´˝enia Êciskajàce. 7 Layout 26.07.2005 13:33 Uhr TEORIA R O Z D Z I A ¸ Seite 8 P I E R W S Z Y SUMA NAPR¢˚E¡ OD OBCIÑ˚E¡ ZEWN¢TRZNYCH I NAPR¢˚E¡ W¸ASNYCH Rozciàganie Âciskanie JeÊli kulowanà cz´Êç z wywo∏anymi w niej napr´˝eniami Êciskajàcymi poddamy dzia∏aniu obcià˝eƒ zewn´trznych, wywo∏ujàcych Napr´˝enia od obcià˝eƒ Napr´˝enia w∏asne napr´˝enia rozciàgajàce, to wypadkowa zewn´trznych wywo∏ane rozk∏adu napr´˝eƒ mo˝e przebiegaç tak jak na kulowaniem Napr´˝enia wypadkowe rys. 1-6. (sumaryczne) Gdy na kulowanà cz´Êç dzia∏ajà obcià˝enia zewn´trzne (eksploatacyjne) to powierzchnia jej podlega dzia∏aniu sumy napr´˝eƒ wynikajàcych z przy∏o˝onych obcià˝eƒ zewn´trznych oraz napr´˝eƒ w∏asnych, Rys. 1-6 Wykres napr´˝eƒ w wyniku przy∏o˝onych powsta∏ych w wyniku kulowania. obcià˝eƒ zewn´trznych i uzyskanych po Rys. 1-6 przedstawia kulowany pr´t kulowaniu oraz przebieg napr´˝eƒ wypadkowych obcià˝ony trzypunktowo, co wytworzy∏o napr´˝enia rozciàgajàce na jego powierzchni. UkoÊna linia przerywana to napr´˝enia rozciàgajàce wytworzone przez obcià˝enie zginajàce. Krzywa linia przerywana to Êciskajàce napr´˝enia w∏asne wywo∏ane kulowaniem. Linia ciàg∏a to suma powy˝szych dwóch wartoÊci. Wyraênie widoczne jest znaczne zmniejszenie napr´˝eƒ rozciàgajàcych na powierzchni materia∏u. Kulowanie jest szczególnie korzystne, gdy wyst´pujà nast´pujàce dwa warunki: o czynniki wywo∏ujàce spi´trzenie napr´˝eƒ o materia∏y o wysokiej wytrzyma∏oÊci. Czynniki wywo∏ujàce spi´trzenie napr´˝eƒ to karby konstrukcyjne – promienie przejÊç, podtoczenia, otwory poprzeczne, rowki klinowe itp. Kulowanie wytwarza w rejonie karbów lokalne napr´˝enia Êciskajàce o du˝ej wartoÊci, które równowa˝à czynniki koncentracji napr´˝eƒ powsta∏e w wyniku karbów konstrukcyjnych. Kulowanie jest idealnà metodà do umacniania materia∏ów o du˝ej wytrzyma∏oÊci. Napr´˝enia Êciskajàce bezpoÊrednio zale˝à od dopuszczalnych napr´˝eƒ rozciàgajàcych dla danego materia∏u. Im wy˝sza wartoÊç dopuszczalnych napr´˝eƒ rozciàgajàcych tym wi´ksza wartoÊç mo˝liwych do uzyskania napr´˝eƒ Êciskajàcych. Materia∏y o wy˝szej wytrzyma∏oÊci majà bardziej sztywnà struktur´ krystalicznà. Taka sieç krystaliczna mo˝e wytrzymaç wi´ksze odkszta∏cenie i w konsekwencji mo˝e akumulowaç wi´ksze wartoÊci napr´˝eƒ w∏asnych. Przyk∏ad zastosowania BADANIA NASA NAD ROZWOJEM P¢KNI¢å In˝ynierowie z NASA przeprowadzili badanie nad pr´dkoÊciami rozwoju p´kni´ç na próbkach z aluminium 2024-T3, kulowanych i niekulowanych. Badania wst´pne prowadzone by∏y a˝ do wystàpienia p´kni´cia poczàtkowego o d∏ugoÊci 1,27mm, a nast´pnie cykl badaƒ prowadzono a˝ do zniszczenia próbek. Nale˝y zaznaczyç, ˝e wg norm si∏ powietrznych USA dopuszczalna wada to p´kni´cie o d∏ugoÊci 1,27 mm. Stwierdzono, ˝e w próbkach kulowanych rozwój p´kni´ç nast´powa∏ znacznie wolniej. Jak widaç z poni˝szych rezultatów, przy napr´˝eniu zewn´trznym 104 MPa ˝ywotnoÊç próbki wzros∏a o 237%. Przy napr´˝eniu 138 MPa ˝ywotnoÊç próbki wzros∏a o 81%. Badania te przeprowadzono w warunkach ci´˝szych ni˝ warunki rzeczywiste. W warunkach rzeczywistych zasadniczo nie ma poczàtkowych wad i dlatego ˝ywotnoÊç na takim poziomie napr´˝eƒ powinna byç znacznie wy˝sza. Wyniki badaƒ próbek niekulowanych Napr´˝enie Liczba prób Ârednia liczba cykli 104 MPa 2 75 017 138 MPa 3 26 029 Wyniki badaƒ próbek kulowanych Napr´˝enie Liczba prób Ârednia Wzrost w liczba cykli procentach 104 MPa 2 253 142 237% 138 MPa 3 47 177 81% Uwaga dotyczàca przygotowania próbek: Karby zosta∏y wytworzone na próbkach w procesie EDM (drà˝enie elektroiskrowe). Nast´pnie próbki by∏y obcià˝ane zm´czeniowo a˝ do powstania p´kni´cia o d∏ugoÊci 1,27 mm. JeÊli badano próbki kulowane to proces kulowania realizowany by∏ po wytworzeniu p´kni´cia. By∏ to punkt wyjÊcia do przeprowadzania powy˝szych badaƒ [1.1]. 8 13:33 Uhr Seite 9 GruboÊç warstwy z napr´˝eniami Êciskajàcymi wywo∏anymi w procesie kulowania uzale˝niona jest od stosowanych parametrów procesu i od w∏aÊciwoÊci plastycznych obrabianego materia∏u (jego twardoÊci) [1.2]. Na rys. 1-7 przedstawiono zale˝noÊç pomi´dzy gruboÊcià warstwy umocnionej (z napr´˝eniami Êciskajàcymi), a intensywnoÊcià kulowania, wyra˝onà w stopniach Almena, dla nast´pujàcych materia∏ów: stali o twardoÊci 31HRC, stali o twardoÊci 52 HRC, stali o twardoÊci 60 HRC, aluminium 2024 i tytanu 6Al-4V. GruboÊci warstw umocnionych dla innych materia∏ów mogà byç uzyskiwane na drodze interpolacji. MATERIA¸Y DO KULOWANIA IntensywnoÊç P I E R W S Z Y TEORIA G¸¢BOKOÂå ZALEGANIA NAPR¢˚E¡ W¸ASNYCH G∏´bokoÊç zalegania napr´˝eƒ Êciskajàcych (cal/mm) R O Z D Z I A ¸ G∏´bokoÊç zalegania napr´˝eƒ Êciskajàcych (cal/mm) 26.07.2005 Do kulowania (patrz Rozdzia∏ 12) stosuje si´ ma∏e kuleczki (Êrut) wykonane ze staliwa, ci´tego Rys. 1-7 G∏´bokoÊç zalegania napr´˝eƒ i zaokràglonego drutu ulepszonego cieplnie (ze Êciskajàcych w funkcji intensywnoÊci Almena stali zarówno w´glowej jak i nierdzewnej) oraz kuleczki ceramiczne lub szklane. Najcz´Êciej u˝ywane sà kulki lane ze staliwa lub zaokràglone kulki ze stali w´glowej. Ârut ze stali nierdzewnej u˝ywany jest w przypadkach, gdy niepo˝àdane by∏oby zanieczyszczenie umacnianej powierzchni drobinkami ˝elaza. Ârut ci´ty ze stali w´glowej musi byç w specjalnym procesie zaokràglony do kszta∏tu kulistego. Ârut taki jest najcz´Êciej stosowany ze wzgl´du na jego wysokà odpornoÊç na p´kanie Ârut 46 HRC i ∏atwoÊç obróbki na ró˝nà twardoÊç. Ârut stalowy dost´pny jest w znormalizowanych granulacjach i w ró˝nych stopniach twardoÊci. Kulki szklane stosowane sà w przypadku, gdy niepo˝àdana jest obecnoÊç ˝elaza na obrabianej powierzchni. Granulacja kulek szklanych jest zazwyczaj mniejsza i sà one l˝ejsze ni˝ kulki metalowe. Stosowane sà one do obróbki ma∏ych promieni na dnie gwintów lub innych cz´Êci o niewielkich przekrojach, gdzie zalecana jest niska intensywnoÊç kulowania. Napre˝enia Layout WP¸YW TWARDOÂCI ÂRUTU Ârut 61 HRC Stwierdzono, ˝e twardoÊç Êrutu wp∏ywa na wielkoÊç napr´˝eƒ w∏asnych Êciskajàcych Odleg∏oÊç od powierzchni – cal (dolna skala), mm (górna skala) (rys. 1-8). Âruty do kulowania powinny byç zawsze przynajmniej tak twarde lub twardsze od Rys. 1-8 Rozk∏ad napr´˝eƒ w∏asnych cz´Êci kulowanej, chyba ˝e chropowatoÊç w kulowanej stali 1045 o twardoÊci 50 HRC powierzchni b´dzie cechà decydujàcà. Dla wielu cz´Êci zarówno z metali ˝elaznych jak i kolorowych kryterium to jest spe∏nione przy Êrucie stalowym o twardoÊci 45-52HRC. Wzrastajàce u˝ycie stali o wysokiej wytrzyma∏oÊci i twardoÊci (50HRC i wy˝szych) wymaga u˝ycia Êrutu o specjalnej twardoÊci (55-62HRC). LITERATURA: 1.1 Dubberly, Everett, Matthews, Prabhakaran, Newman; The Effects of Shot and Laser Peening on Crack Growth and Fatigue Life in 2024 Aluminum Alloy and 4340 Steel, US Air Force Structural Integrity Conference, 2000 1.2 Fuchs; Shot Peening Stress Profiles 1.3 Lauchner, WESTEC Presentation March 1974, Northrup Corporation; Hawthorne, California 9 Layout 26.07.2005 13:33 Uhr 10 D R U G I STALE O WYSOKIEJ WYTRZYMA¸OÂCI Napr´˝enia w∏asne Êciskajàce wytworzone w procesie kulowania sà wartoÊcià procentowà wytrzyma∏oÊci na rozciàganie i ten procent wzrasta wraz ze wzrostem wytrzyma∏oÊci (twardoÊci). Metale o wi´kszej wytrzyma∏oÊci/twardoÊci sà bardziej kruche i wra˝liwe na powstawanie karbów powierzchniowych. Sk∏onnoÊci te mogà byç z∏agodzone poprzez zastosowanie technologii kulowania, pozwalajàcej na u˝ycie metali o wysokiej wytrzyma∏oÊci tam, gdzie ∏atwo o powstawanie Kulowane g∏adkie lub z karbem uszkodzeƒ. Podwozia samolotów dzi´ki kulowaniu mogà Niekulowane z karbem (typowa Niekulowane g∏adkie przenosiç napr´˝enia powierzchnia po obróbce (polerowane) skrawaniem) o wartoÊci 2068 MPa. Na rys. 2-1 przedstawiono zale˝noÊç pomi´dzy kulowaniem, a u˝yciem materia∏ów o wysokiej wytrzyma∏oÊci. Bez kulowania Wytrzyma∏oÊç na rozciàganie & twardoÊç (HRC) optymalne w∏aÊciwoÊci zm´czeniowe Rys. 2-1 Wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa w funkcji wytrzyma∏oÊci skrawanych cz´Êci na rozciàganie i twardoÊci stalowych sà osiàgane przy twardoÊci ok. 30 HRC. Przy wy˝szej wytrzyma∏oÊci materia∏u obni˝a si´ jego wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà ze wzgl´du na wra˝liwoÊç na dzia∏anie karbu i kruchoÊç. Po wytworzeniu napr´˝eƒ Êciskajàcych wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa wzrasta proporcjonalnie do wzrostu wytrzyma∏oÊci. Przy twardoÊci 52 HRC wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa kulowanej próbki wynosi 993 MPa, tj. ponad dwukrotnie wi´cej ni˝ wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa niekulowanej, g∏adkiej próbki [2.3]. Wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa po 2 milionach cykli WP¸YW KULOWANIA NA RÓ˚NE MATERIA¸Y R O Z D Z I A ¸ Seite 10 Typowym przyk∏adem wykorzystywania materia∏ów o wysokiej wytrzyma∏oÊci i wzrostu w∏aÊciwoÊci zm´czeniowych, wynikajàcych z kulowania, sà klucze udarowe i narz´dzia udarowe. Ponadto wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa kulowanych cz´Êci nie ulega pogorszeniu w wyniku p∏ytkich zadrapaƒ, które mogà byç szkodliwe dla niekulowanych stali o wysokiej wytrzyma∏oÊci [2.2.]. 26.07.2005 13:33 Uhr Seite 11 R O Z D Z I A ¸ Naw´glanie i w´gloazotowanie to procesy obróbki cieplno-chemicznej, w rezultacie których otrzymuje si´ bardzo twarde powierzchnie, zazwyczaj o twardoÊci 55-62 HRC. KorzyÊci z kulowania naw´glanych stali sà nast´pujàce: o o Wysokie wartoÊci napr´˝eƒ Êciskajàcych ~ 1379 MPa lub wy˝sze, Redukcja anomalii naw´glania wynikajàcych z utleniania mi´dzykrystalicznego powierzchni. JeÊli po˝àdane jest osiàgni´cie maksymalnych w∏aÊciwoÊci zm´czeniowych cz´Êci z warstwà naw´glanà lub w´gloazotowanà, zalecane jest u˝ywanie Êrutu o twardoÊci 55-62 HRC. Przyk∏ad zastosowania WA¸Y KORBOWE SILNIKÓW WYSOKOPR¢˚NYCH. Wa∏y korbowe 4-cylindrowych silników wysokopr´˝nych ulega∏y stale uszkodzeniom przy próbach z maksymalnym obcià˝eniem silnika. Badania wykaza∏y, ˝e naw´glanie gazowe i kulowanie czopów korbowych da∏o najlepsze rezultaty zm´czeniowe (rys. 2-2). Azotowanie i kulowanie okaza∏o si´ tak˝e korzystniejsze ni˝ powi´kszenie Êrednicy czopa korbowego [2.3]. Naw´glane i kulowane Tylko azotowane Tylko naw´glane Azotowane i kulowane Liczba cykli do zniszczenia przy ró˝nych obcià˝eniach zewn´trznych Rys. 2-2 Porównanie wytrzyma∏oÊci czopów korbowych azotowanych i kulowanych oraz ODW¢GLENIE Odw´glenie to redukcja zawartoÊci w´gla z powierzchni stopów ˝elaza w wyniku obróbki termicznej. Wykazano, ˝e odw´glenie mo˝e obni˝yç wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà stali o wysokiej wytrzyma∏oÊci (1 650 MPa i wy˝ej) o 70% - 80%, a stali o ni˝szej wytrzyma∏oÊci (965 - 1030 MPa) o 45% - 55% [2.4, 2.5 i 2.6]. Odw´glenie jest zjawiskiem wyst´pujàcym w warstwie wierzchniej i jego wp∏yw na w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowe nie jest ÊciÊle zwiàzany z g∏´bokoÊcià wyst´powania zjawiska. Odw´glanie na g∏´bokoÊç 0,0762 mm (0,003“) mo˝e wp∏ywaç tak samo szkodliwie na wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà jak i odw´glanie na g∏´bokoÊç 0,762 mm (0,030“) [2.4, 2.5 i 2.6]. D R U G I WP¸YW KULOWANIA NA RÓ˚NE MATERIA¸Y STALE W¢GLOWE Obcià˝enia dynamiczne Layout 11 Layout 26.07.2005 13:33 Uhr WP¸YW KULOWANIA NA RÓ˚NE MATERIA¸Y R O Z D Z I A ¸ Seite 12 D R U G I Kulowanie okaza∏o si´ byç technologià przydatnà dla przywrócenia w du˝ym stopniu wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej utraconej w procesie odw´glania [2.7]. Przy du˝ych partiach wyrobów nie jest ∏atwo wykryç te z warstwà odw´glonà, dlatego te˝ poprzez kulowanie mo˝na zapewniç jednorodnoÊç wszystkich cz´Êci w przypadku, gdy mo˝emy si´ spodziewaç wystàpienia odw´glenia. Je˝eli na cz´Êciach o wysokiej twardoÊci (58 HRC), po kulowaniu ujawniajà si´ nietypowe powierzchnie o zwi´kszonej chropowatoÊci to nale˝y domniemywaç, ˝e na powierzchniach tych nastàpi∏o odw´glenie. Odw´gleniu cz´sto towarzyszy niepo˝àdane wyst´powanie austenitu szczàtkowego. Obróbka powierzchniowa na zimno, jakà jest kulowanie, redukuje procentowà zawartoÊç austenitu szczàtkowego w warstwie wierzchniej. Przyk∏ad zastosowania. REDUKOWANIE AUSTENITU SZCZÑTKOWEGO – STAL NAW¢GLANA 5120, KULOWANA Z INTENSYWNOÂCIÑ 0,36 A G∏´bokoÊç [cal] 0.0000 0.0004 0.0008 0.0012 0.0016 0.0020 0.0024 0.0028 0.0039 0.0055 G∏´bokoÊç [mm] 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.10 0.14 Austenit szczàtkowy [%] Niekulowane Kulowane 5 7 14 13 14 14 15 15 15 12 3 4 5 6 7 7 8 9 10 10 [2.8] ˚ELIWO SFEROIDALNE HARTOWANE IZOTERMICZNIE Podwy˝szenie w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowych ˝eliwa sferoidalnego (ADI) pozwoli∏o na zastàpienie nim w niektórych przypadkach stalowych odkuwek, odlewów i cz´Êci przeznaczonych do spawania. ADI ma wysokà wytrzyma∏oÊç przy niewielkim ci´˝arze w∏aÊciwym oraz doskona∏e parametry odpornoÊci na zu˝ycie. ADI zastàpi∏o tak˝e aluminium w przypadkach cz´Êci o wymaganej wysokiej wytrzyma∏oÊci, poniewa˝ w stosunku do aluminium ma ono co najmniej trzy razy wi´kszà wytrzyma∏oÊç przy ci´˝arze tylko 2,5 razy wi´kszym. Po zastosowaniu kulowania dopuszczalna wytrzyma∏oÊç ADI na zginanie mo˝e byç podwy˝szona do 75%. Powoduje to, ˝e pewne gatunki ADI po kulowaniu majà podobne w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowe jak stal do naw´glania, u˝ywana na ko∏a z´bate [2.9]. ˚ELIWO W ostatnich latach wzrasta zapotrzebowanie na cz´Êci z ˝eliwa sferoidalnego, które sà w stanie znieÊç stosunkowo wysokie obcià˝enia zm´czeniowe. Powierzchnie odlewanych cz´Êci ˝eliwnych cz´sto nie podlegajà obróbce wiórowej. ObecnoÊç pewnych wad na powierzchni odlewu w postaci porów, popio∏u lub grafitu p∏atkowego mo˝e znacznie zredukowaç w∏aÊciwoÊci zm´czeniowe nieobrobionego perlitycznego ˝eliwa sferoidalnego. Granica wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej materia∏u bez karbów mo˝e byç obni˝ona nawet o 40%, w zale˝noÊci od tego jak liczne i du˝e wady wyst´pujà na powierzchni odlewu. 12 26.07.2005 13:33 Uhr Seite 13 R O Z D Z I A ¸ STOPY ALUMINIUM Tradycyjne stopy aluminium o wysokiej wytrzyma∏oÊci (seria 2000 & 7000) u˝ywane by∏y przez lata w przemyÊle lotniczym ze wzgl´du na ich wysokie w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowe i niewielki ci´˝ar. Ni˝ej wymienione stopy aluminium okaza∏y si´ bardziej przydatne w trudnych lotniczych i kosmicznych warunkach pracy i równie dobrze poddajà si´ kulowaniu: o o o Stop aluminum z litem (Al-Li) Kompozytowe stopy aluminium o w∏aÊciwoÊiach izotropwych (MMC) Stop aluminum z krzemem (Al-Si) Duraluminium Przyk∏ad zastosowania ALUMINIUM O WYSOKIEJ WYTRZYMA¸OÂCI AL7050-T7651 Próbki do badaƒ zm´czeniowych zosta∏y wykonane ze stopu o wysokiej wytrzyma∏oÊci Al7050-T7651. Kulowane by∏y wszystkie powierzchnie badane. Kulowane Próby zm´czeniowe prowadzone by∏y w warunkach czteropunktowego zginania przy obcià˝eniach wahad∏owych; wspó∏czynnik asymetrii Niekulowane cyklu R = -1. Na rys. 2-3 przedstawiono typowy wykres Wehlera (wartoÊci Liczba cykli do zniszczenia napr´˝eƒ w funkcji liczby cykli) dla próbek Rys. 2-3 Typowy wykres Wehlera (wartoÊci napr´˝eƒ w funkcji kulowanych liczby cykli) dla próbek kulowanych i niekulowanych i niekulowanych. W wyniku ze stopu aluminium 7050-T7651 kulowania uzyskano wzrost granicy wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej próbek o 33%. Nawet w warunkach pracy gdy wartoÊç wspó∏czynnika asymetrii cyklu znajduje si´ w przedziale mi´dzy umownà granicà plastycznoÊci, a wytrzyma∏oÊcià zm´czeniowà, wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa wzrasta o wspó∏czynnik z 2.5 do oko∏o 4. D R U G I WP¸YW KULOWANIA NA RÓ˚NE MATERIA¸Y Kulowanie mo˝e znaczàco poprawiç w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowe, gdy wady na powierzchni odlewu sà niewielkie. Przyk∏adem zastosowania obróbki kulowania jest tuleja cylindrowa silnika Diesla. Przy najwy˝szej intensywnoÊci kulowania, którà zastosowano do badanych cz´Êci, ich wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa by∏a o 6% ni˝sza ni˝ wytrzyma∏oÊci uzyskana przy badaniu obrobionych mechanicznie próbek zm´czeniowych. Mo˝na to porównaç do zmniejszenia o 20% wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej uzyskanej przy badaniu próbek odlewanych, nieobrabianych i niekulowanych. Optycznie kulowanie powierzchni odlewanych daje efekt ujednorodnienia i wyg∏adzenia powierzchni. Maksymalne przy∏o˝one napr´˝enia Layout 13 13:33 Uhr WP¸YW KULOWANIA NA RÓ˚NE MATERIA¸Y R O Z D Z I A ¸ Seite 14 D R U G I TYTAN Zm´czenie wysokocyklowe (HCF) – HCF tytanu jest przedstawione na rys. 2-4, na którym porównano mo˝liwoÊci wytrzyma∏oÊciowe korbowodów ze stopów tytanu w wysokopr´˝nych silnikach europejskich samochodów sportowych. Wa∏y by∏y wykonane ró˝nymi technologiami. Po zastosowaniu kulowania wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa wzros∏a o ok. 20%. Ci´˝ar wa∏ów wykonanych z tytanu obni˝y∏ si´ o ok. 40% w porównaniu z wa∏ami stalowymi [2.12]. Zm´czenie niskocyklowe (LCF) Tak jak i w przypadku innych metali, w badaniach niskocykloych wytrzyma∏oÊç po kulowaniu wzrasta. Kulowanie powoduje, ˝e obcià˝ona cz´Êç jest w stanie przenieÊç wi´kszà liczb´ cykli obcià˝eƒ. Jest to przedstawione graficznie przebiegiem krzywych na rys. 1-4 i 2-5. Na rys. 2-5 przedstawiono wyniki kulowania po∏àczeƒ wpustowych typu jaskó∏czy ogon w wale obrotowym silnika [2.13]. Przedstawiono dwie bazowe krzywe obcià˝eƒ bez kulowania. Krzywa bazowa, która poczàtkowo mia∏a wi´cej cykli do wystàpienia p´kni´cia, po zastosowaniu kulowania reagowa∏a znacznie lepszym wynikiem. Nale˝y zauwa˝yç, ˝e krzywe obrazujàce wzrosty wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej majà postaç krzywych wyk∏adniczych. Kulowany Maksymalne obcià˝enie 26.07.2005 Polerowany Stan surowy Liczba cykli do zniszczenia Rys. 2-4 Porównanie wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej tytanu polerowanego i tytanu kulowanego (tytan Ti6A14V) Przy∏o˝one obcià˝enie Layout Kulowane Stan surowy Liczba cykli w zm´czeniu niskocyklowym do powstania p´kni´cia Rys. 2-5 Efekty wytrzyma∏oÊciowe w badaniach niskocyklowych cz´Êci z karbem, wykonanych z Ti8-1-1, kulowanych. Obrotowe cz´Êci turbin (tarcze, wa∏y itp.), z wyjàtkiem ∏opatek, sà najcz´Êciej badane w warunkach zm´czenia niskocyklowego. Cz´Êci te sà kulowane aby podwy˝szyç ich trwa∏oÊç. Ka˝dy start i làdowanie sà uwa˝ane za jeden cykl obcià˝eniowy. MAGNEZ Stopy magnezu nie sà cz´sto stosowane do wyrobu cz´Êci nara˝onych na zm´czenie. W przypadku gdy w eksploatacji wa˝ny jest ci´˝ar cz´Êci to w wyrobach z magnezu mogà byç zastosowane specjalne techniki kulowania, które pozwalajà uzyskaç 25% – 35% wzrostu wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej. 14 Layout 26.07.2005 13:33 Uhr Seite 15 R O Z D Z I A ¸ Przy optymalnych parametrach proces kulowania podnosi wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà stopów ze stalowych proszków spiekanych o 22%, a trwa∏oÊç zm´czeniowà o wspó∏czynnik 10 [2.14]. Cz´Êci samochodów takie jak ko∏a z´bate i korbowody, które mogà byç wykonywane z proszków spiekanych, powinny byç kulowane. Kulowanie jest najbardziej korzystne w przypadku cz´Êci z proszków o wysokiej g´stoÊci, wykonanych metodà odkuwania. Wzrost g´stoÊci powierzchni w wyniku kulowania podwy˝sza znacznie wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà, szczególnie w przypadku zginania. Zag´szczenie powierzchni powoduje tak˝e zamkni´cie porów na powierzchni cz´Êci wykonanych z proszków spiekanych, np. uszczelek. Przyk∏ad zastosowania. KO¸A Z¢BATE Z PROSZKÓW O DU˚EJ G¢STOÂCI. Projekt u˝ycia proszków spiekanych do wyrobu kó∏ z´batych by∏ sponsorowany przez Niemieckie Ministerstwo Edukacji i Badaƒ. Ko∏a wykonane z proszku metali MSP4.0Mo-01.Nb by∏y badane w odniesieniu do stali 20 MnCr5 utwardzonej metodà obróbki cieplno-chemicznej. Badania nad zdolnoÊcià przenoszenia obcià˝eƒ przez stopy z´bów ko∏a z´batego da∏y nast´pujàce wyniki podwy˝szenia wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej (przy 2 mil. cykli). Uwaga: wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa stali odniesienia, zosta∏a przyj´ta jako 100%: o o o niekulowana stal 20MnCr5 (stal zgrzewna) -100% niekulowany proszek spiekany MSP4.0Mo-o1Nb - 82% kulowany proszek spiekany MSP4.0Mo-o1Nb -109% Badania te dowiod∏y, ˝e wyroby z niekulowanych proszków spiekanych majà wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà o 18% ni˝szà ni˝ ze stali zgrzewnej. Wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa wyrobów z kulowanych proszków spiekanych okaza∏a si´ o 9% wy˝sza ni˝ ze stali zgrzewnej [2.15]. Zainteresowanie wyrobami z prasowanych i spiekanych proszków ˝elaza ciàgle wzrasta, poniewa˝ przemys∏ proszków spiekanych znajduje dla nich ciàgle nowe zastosowania. Ancorsteel 1000B o zawartoÊci 2% miedzi i 0,9% grafitu mia∏ wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà 240 MPa przed zastosowaniem kulowania. Na próbkach kulowanych wytrzyma∏oÊç wzros∏a o 16% do 280 MPa [2.16]. LITERATURA: 2.1 Horger; Mechanical and Metallurgical Advantages of Shot Peening – Iron Age Reprint 1945 2.2 Hatano and Namitki; Application of Hard Shot Peening to Automotive Transmission Gears, Special Steel Research Laboratory, Daido Steel Company, Ltd., Japan. 2.3 Challenger; Comparison of Fatigue Performance Between Engine Crank Pins of Different Steel Types and Surface Treatments, Lucas Research Center, Solihull, England, July 1986 WP¸YW KULOWANIA NA RÓ˚NE MATERIA¸Y METALURGIA PROSZKÓW D R U G I 2.4 Properties and Selection, Metals Handbook, Eighth Edition, Vol. 1, pp. 223-224. 2.5 Jackson and Pochapsky; The Effect of Composition on the Fatigue Strength of Decarburized Steel, Translations of the ASM, Vol. 39, pp. 45-60. 2.6 Bush; Fatigue Test to Evaluate Effects of Shot Peening on High Heat Treat Steel - Lockheed Report No. 9761. 2.7 Gassner; Decarburization and Its Evaluation by Chord Method, Metal Progress, March 1978, pp. 59-63. 2.8 Internal Metal Improvement Co. Memo 2.9 Keough, Brandenburg, Hayrynen; Austempered Gears and Shafts: Tough Solutions, Gear Technology March/April 2001, pp. 43-44. 2.10 Palmer; The Effects of Shot Peening on the Fatigue Properties of Unmachined Pearlitic Nodular Graphite Iron Specimens Containing Small Cast Surface Imperfections, BCIRA Report #1658, The Casting Development Centre, Alvechurch, Birmingham, UK. 2.11 Oshida and Daly; Fatigue Damage Evaluation of Shot Peened High Strength Aluminum Alloy, Dept. of Mechanical and Aerospace Engineering, Syracuse University, Syracuse, NY 2.12 Technical Review, Progress in the Application of Shot-Peening Technology for Automotive Engine Components, Yamaha Motor Co., Ltd., 1998. 2.13 McGann and Smith; Notch Low Cycle Fatigue Benefits from Shot Peening of Turbine Disk Slots. 2.14 Sonsino, Schlieper, Muppman; How to Improve the Fatigue Properties of Sintered Steels by Combined Mechanical and Thermal Surface Treatments, Modern Developments in Powder Metallurgy, Volume 15 - 17, 1985. 2.15 Link, Kotthoff; Suitability of High Density Powder Metal Gears for Gear Applications; Gear Technology, January/February 2001. 2.16 O’Brian; Impact and Fatigue Characterization of Selected Ferrous P/M Materials, Annual Powder Metallurgy Conference, Dallas, TX. May 1987. 15 26.07.2005 13:33 Uhr PROCESY PRODUKCYJNE R O Z D Z I A ¸ Seite 16 T R Z E C I WP¸YW NA TRWA¸OÂå ZM¢CZENIOWÑ Procesy produkcyjne majà znaczàcy wp∏yw na w∏aÊciwoÊci zm´czeniowe cz´Êci metalowych. Wp∏ywy te mogà byç zarówno szkodliwe jak i korzystne. Szkodliwe procesy to spawanie, szlifowanie, nieprawid∏owe skrawanie, formowanie w procesach hutniczych itp. W wyniku tych procesów powstajà na powierzchni napr´˝enia rozciàgajàce. Sumowanie si´ rozciàgajàcych napr´˝eƒ w∏asnych i napr´˝eƒ od przy∏o˝onych obcià˝eƒ zewn´trznych przyspiesza powstawanie uszkodzeƒ zm´czeniowych, jak to pokazano na rys. 1-6. Korzystne procesy produkcyjne to procesy umacniajàce, poniewa˝ wprowadzajà one w warstw´ wierzchnià napr´˝enia w∏asne Êciskajàce. G∏adzenie, polerowanie i nagniatanie to powierzchniowe procesy wzmacniajàce, które usuwajà wady i czynniki wywo∏ujàce spi´trzenie napr´˝eƒ, powsta∏ych w procesach produkcyjnych. Nagniatanie wprowadza napr´˝enia Êciskajàce, lecz jest ono ograniczone wy∏àcznie do powierzchni cylindrycznych. Kulowanie nie ma ograniczeƒ geometrycznych i jest najkorzystniejsze pod wzgl´dem ekonomicznym. Wp∏yw napr´˝eƒ w∏asnych na trwa∏oÊç zm´czeniowà jest zobrazowany nast´pujàcym przyk∏adem. Próby przeprowadzone przez producenta p∏atowców na ∏àczniku skrzyd∏a wykaza∏y powstawanie p´kni´cia w chwili dojÊcia do 60% przewidzianego czasu trwa∏oÊci. Uszkodzenie zosta∏o usuni´te i powierzchnia zosta∏a podana kulowaniu. ¸àcznik zosta∏ poddany próbie zm´czeniowej, której czas trwania przekroczy∏ o ponad 300% przewidzianà ˝ywotnoÊci. Po badaniach nie stwierdzono ˝adnych p´kni´ç nawet przy zmniejszonym przekroju czynnym ∏àcznika [3.1]. SPAWANIE Spawanie powoduje powstawanie napr´˝eƒ rozciàgajàcych, poniewa˝ materia∏ pomocniczy do spawania (spoiwo) wyst´puje w stanie roztopionym. Wià˝e si´ on ze znacznie ch∏odniejszym materia∏em spawanym. Spaw stygnie gwa∏townie i usi∏uje si´ skurczyç, a poniewa˝ jest ju˝ zwiàzany z zimniejszym, silniejszym materia∏em spawanym, nie mo˝e to nastàpiç. W rezultacie powstaje spaw, który jest „rozciàgany“ przez materia∏ spawany. W strefie wp∏ywu ciep∏a wyst´pujà zazwyczaj najwi´ksze napr´˝enia w∏asne rozciàgajàce i dlatego w tym rejonie uszkodzenia wyst´pujà najcz´Êciej. Ró˝nice w materia∏ach wype∏niajàcych spaw, ich sk∏ad chemiczny, geometria spoiny, porowatoÊç itp. dzia∏ajà jako czynniki Tylko spawane spi´trzajàce napr´˝enia rozciàgajàce w∏asne i przy∏o˝one, które inicjujà uszkodzenia zm´czeniowe. Spawane Jak przedstawiono na rys. 3-1, kulowanie jest szczególnie korzystne dla cz´Êci spawanych, poniewa˝ w strefie wp∏ywy ciep∏a zmienia napr´˝enia rozciàgajàce na napr´˝enia Êciskajàce. Napr´˝enia w∏asne Layout i odpuszczone Spawane i kulowane Spawane, odpuszczone i kulowane Na rys. 3-1 przedstawiono szereg interesujàcych zmian w przebiegu napr´˝eƒ w∏asnych powsta∏ych G∏´bokoÊç: cale – skala dolna; mm- skala górna w wyniku spawania, odpuszczania Rys. 3-1 Napr´˝enia w∏asne wywo∏ane spawaniem cz´Êci spawanych oraz kulowania [3.2]. Napr´˝enia rozciàgajàce wytworzone przez spawanie sumujà si´ z przy∏o˝onymi napr´˝eniami od obcià˝eƒ zewn´trznych. Te skumulowane napr´˝enia przyspieszajà powstawanie uszkodzeƒ w po∏àczeniach spawanych. Odpr´˝anie spawu w temperaturze 620°C w ciàgu 1 h redukuje napr´˝enia rozciàgajàce niemal do zera i w rezultacie podnosi w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowe. 16 Layout 26.07.2005 13:33 Uhr Seite 17 R O Z D Z I A ¸ Rys. 3-1 pokazuje, ˝e optymalnà kolejnoÊcià dzia∏ania po spawaniu jest odpuszczanie, a nast´pnie kulowanie spoiny i strefy wp∏ywu ciep∏a. Proces odpuszczania zmi´kcza spaw, dlatego te˝ mo˝na uzyskaç grubszà warstw´ z napr´˝eniami Êciskajàcymi. Przyk∏ad zastosowania USZKODZENIA W NADBRZE˚NYCH SPAWANYCH KONSTRUKCJACH STALOWYCH. Norweski program badawczy Wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa dowiód∏, ˝e po∏àczenie Stan stali przy 1,000,000 cykli szlifowania spoin z kulowaniem Materia∏ podstawowy ~ 50 ksi (340 MPa) daje najwi´kszà popraw´ ˝ywotnoÊci konstrukcji. Mo˝na Brzeg spoiny szlifowany i kulowany ~ 44 ksi (300 MPa) uzyskaç dzi´ki temu ponad 100% Brzeg spoiny tylko szlifowany ~ 26 ksi (180MPa) popraw´ wytrzyma∏oÊci Stan surowy po spawaniu ~ 20 ksi (140MPa) spawanych cz´Êci przy milionie cykli obcià˝eƒ [3.3]. Inne badania wykaza∏y, ˝e poprawa wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej spawów w wyniku kulowania wzrasta proporcjonalnie do umownej granicy plastycznoÊci materia∏u spawanego. Poradnik Amerykaƒskiego Stowarzyszenia Spawalniczego (AWS) przestrzega czytelników, aby brali pod uwag´ napr´˝enia rozciàgajàce wywo∏ane spawaniem jeÊli wyrób nara˝ony jest na obcià˝enia zm´czeniowe. Mówi o tym nast´pujàce stwierdzenie: „Zlokalizowane w strukturze napr´˝enia mogà wynikaç ca∏kowicie z obcià˝eƒ zewn´trznych lub mo˝e byç to po∏àczenie napr´˝eƒ eksploatacyjnych i napr´˝eƒ w∏asnych. Napr´˝enia w∏asne nie majà charakteru cyklicznego, lecz mogà one powi´kszaç si´ lub zmniejszaç pod wp∏ywem napr´˝eƒ eksploatacyjnych w zale˝noÊci od ich odnoÊnego znaku. Z tego powodu mo˝e byç bardzo korzystne wprowadzenie napr´˝eƒ w∏asnych Êciskajàcych w obszarach krytycznych spawu gdzie mogà wystàpiç cykliczne napr´˝enia eksploatacyjne“. Stosowanie kulowania w celu podwy˝szenia odpornoÊci na zm´czenie, a tak˝e w celu przeciwdzia∏ania powstawaniu p´kni´ç w wyniku korozji napr´˝eniowej w cz´Êciach spawanych jest uznane przez takie organizacje, jak: o o o o PROCESY PRODUKCYJNE Je˝eli spaw jest kulowany (zamiast cz´sto k∏opotliwego odpuszczania) nast´puje znaczàca przemiana napr´˝eƒ rozciàgajàcych w napr´˝enia Êciskajàce. Podwy˝sza to znacznie odpornoÊç na powstawanie i rozszerzanie si´ p´kni´ç zm´czeniowych. T R Z E C I Amerykaƒskie Stowarzyszenie In˝ynierów Mechaników [3.4] Amerykaƒskie Biuro Okr´towe [3.5] Amerykaƒski Instytut Nafty [3.6] Paƒstwowe Stowarzyszenie In˝ynierów Korozji [3.7] Przyk∏ad zastosowania WYSOKOCIÂNIENIOWE WIRNIKI KOMPRESORÓW W SLNIKACH TURBINOWYCH Dwa przedsi´biorstwa wiodàce w dziedzinie produkcji turbinowych silników odrzutowych produkujà wspólnie wysokociÊnieniowe wirniki kompresorów. Cz´Êci silników sà zrobione z kutego tytanu (Ti4Al-6V), a nast´pnie spawane. Badania wytrzyma∏oÊciowe da∏y nast´pujàce wyniki: Stan surowy po spawaniu Spawane i polerowane Spawane i kulowane 4 000 cykli * 6 000 cykli 16 000 cykli *W terminologii lotniczej jeden cykl równa si´ obcià˝eniom przenoszonym przez cz´Êci silnika podczas jednego startu samolotu. Poczàtkowo kulowanie by∏o stosowane jak dodatkowe „zabezpieczenie“ przed uszkodzeniem. Po wielu latach bezp∏atnych napraw uszkodzeƒ i przy jednoczesnym rozwoju sterowanego procesu kulowania, technologia ta zosta∏a w∏àczona jako obowiàzkowy proces produkcyjny, majàcy na celu podwy˝szenie w∏aÊciwoÊci eksploatacyjnych silników [3.8]. 17 26.07.2005 13:34 Uhr PROCESY PRODUKCYJNE R O Z D Z I A ¸ Seite 18 T R Z E C I SZLIFOWANIE Szlifowanie wprowadza napr´˝enia w∏asne rozciàgajàce na skutek miejscowego nagrzewania si´ warstwy powierzchniowej materia∏u. JednoczeÊnie dzia∏ania ziaren Êciernych powodujà rozciàgni´cie nagrzanego metalu i jego uplastycznienie. Przy ch∏odzeniu metal usi∏uje si´ skurczyç, czemu zapobiega otaczajàcy go zimny materia∏ i w rezultacie powstajà napr´˝enia w∏asne rozciàgajàce. Napr´˝enie w∏asne rozciàgajàce, niezale˝nie od wielkoÊci, majà zawsze negatywny wp∏yw na trwa∏oÊç jak i wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà i odpornoÊç na p´kni´cia wywo∏ane korozjà napr´˝eniowà. Napr´˝enia w∏asne Layout G∏´bokoÊç: cale –Skala dolna; mm- skala górna Szlifowanie zgrubne (spawu) Szlifowanie konwencjonalne (spawu) Szlifowanie zgrubne (cz´Êç niespawana) Rys. 3-2 Napr´˝enia w∏asne wywo∏ane szlifowaniem. Na rys. 3-2 przedstawiono rozk∏ad napr´˝eƒ w∏asnych rozciàgajàcych powsta∏ych w wyniku ró˝nych procesów szlifowania [3.9]. Pomierzono napr´˝enia w∏asne w spawanych i niespawanych próbkach ze stali w´glowej 150-18-BHN9. Próbki przed badaniami by∏y szlifowane zgrubnie i konwencjonalnie. Z przebiegu krzywych na rys. 3-2 wynika, ˝e w wyniku procesu szlifowania zawsze powstajà na powierzchni napr´˝enia w∏asne rozciàgajàce, a szlifowanie zgrubne powoduje powstanie najgrubszej warstwy z napr´˝eniami w∏asnymi rozciàgajàcymi. Kulowanie powierzchni po szlifowaniu zamienia stan napr´˝eƒ z rozciàgajàcych w Êciskajàce. Ta korzystna zmiana napr´˝eƒ jest podobna do tej jakà uzyskano w wyniku kulowania powierzchni spawanych w stanie rozciàgni´tym. POWLEKANIE Wiele cz´Êci jest kulowanych przed chromowaniem i powlekaniem (niklowaniem) bezpràdowym, aby przeciwdzia∏aç ewentualnym szkodliwym wp∏ywom tych procesów na trwa∏oÊç zm´czeniowà. Pokrycia elektrolityczne powodujà wystàpienie na powierzchni napr´˝eƒ w∏asnych rozciàgajàcych, kruchoÊci wodorowej i wra˝liwego na karby materia∏u pokrywajàcego. Rys. 3-3 Mikrop´kni´cia w pow∏oce. Na rys. 3-3 przedstawiono zdj´cie (powi´kszenie 1200 X) sieci bardzo ma∏ych p´kni´ç, typowych przy powlekaniu twardym chromem [3.10]. W wyniku obcià˝eƒ zm´czeniowych mikrop´kni´cia z warstwy pokrycia inicjujà powstawanie p´kni´ç zm´czeniowych w materiale pokrywanym. Gdy materia∏ przeznaczony do powlekania jest uprzednio umocniony poprzez kulowanie, drastycznie maleje mo˝liwoÊç propagacji p´kni´ç zm´czeniowych z materia∏u powlekajàcego w g∏àb materia∏u Rys. 3-4 Napr´˝enia Êciskajàce powlekanego. Na rys. 3-4 przedstawiono po lewej zapobiegajà rozwojowi mikrop´kni´ç. stronie propagacj´ p´kni´ç w g∏àb materia∏u powlekanego, a po prawej stronie widoczna jest warstwa z napr´˝eniami Êciskajàcymi zapobiegajàca przenikaniu mikrop´kni´ç w g∏àb materia∏u powlekanego. Kulowanie przed powlekaniem jest polecane dla cz´Êci cyklicznie obcià˝anych poniewa˝ podwy˝sza ono ich w∏aÊciwoÊci zm´czeniowe. Cz´Êci wymagajàce nieograniczonej wytrzyma∏oÊci i dynamicznie obcià˝ane, zgodnie ze specyfikacjà federalnà QQ-C-320 i MIL-C-26074 muszà byç kulowane przed chromowaniem lub bezpràdowym niklowaniem. Inne procesy twardego powlekania, takie jak niklowanie elektrolityczne, mogà tak˝e obni˝aç wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà powlekanych materia∏ów. 18 Layout 26.07.2005 13:34 Uhr Seite 19 D Z I A ¸ Anodyzowanie twarde to rodzaj obróbki elektrochemicznej, w której kulowanie podwy˝sza odpornoÊç zm´czeniowà pokrywanych materia∏ów. KorzyÊci sà podobne do tych, jakie uzyskuje si´ przy powlekaniu pod warunkiem, ˝e kulowanie jest przeprowadzone przed obróbkà elektrochemicznà. Przyk∏ad zastosowania ANODYZOWANIE PIERÂCIENI ALUMINIOWYCH Badano dla celów porównawczych pierÊcienie z zewn´trznymi z´bami, wykonane z aluminium (AlZnMgCu 0.5), anodyzowane albo kulowane. Zewn´trzna Êrednica pierÊcieni wynosi∏a ~ 612 mm, a ich wytrzyma∏oÊç na rozciàganie ~ 490 MPa. Twarda pow∏oka anodyzowana mia∏a gruboÊç 0,02 mm. Kulowanie Anodyzowanie Obcià˝enie Przeprowadzono testy twarde (10% zniszczenia) zm´czeniowe na zginanie Nie Nie 30 kN w celu okreÊlenia Tak Nie 41 kN obcià˝enia, przy którym wystàpi∏oby 10% Nie Tak 20 kN prawdopodobieƒstwo TAK TAK 48 kN zniszczenia w ciàgu jednego miliona cykli obcià˝eƒ. W tablicy przedstawiono uzyskane wyniki. NAPYLANIE PLAZMOWE Powlekanie metodà napylania plazmowego jest przede wszystkim stosowane do takich cz´Êci, dla których wymagana jest szczególnie wysoka odpornoÊç na zu˝ycie. Kulowanie okaza∏o si´ byç korzystne jako podstawowy proces przygotowania materia∏u przed napylaniem plazmowym cz´Êci, które w warunkach eksploatacyjnych poddawane b´dà cyklicznym obcià˝eniom. Kulowanie by∏o tak˝e stosowane po napylaniu plazmowym w celu poprawienia g∏adkoÊci powierzchni i dla zamkni´cia porowatoÊci powierzchni. OBRÓBKA ELEKTROISKROWA (EDM) PROCESY PRODUKCYJNE ANODYZOWANIE T R Z E C I Szlifowanie powierzchni Wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa: ksi górna skala, MPa – dolna skala Proces drà˝enia elektroiskrowego jest przeprowadzany bez u˝ycia znaczàcych ELP Obróbka skrawajàca + kulowanie obcià˝eƒ. Ciep∏o wytworzone do usuni´cia stopionego metalu powoduje, ˝e tworzy si´ ponownie zastygajàca warstwa na obrabianej, drà˝onej powierzchni. Warstwa ta mo˝e byç krucha i zawieraç napr´˝enia w∏asne rozciàgajàce podobne to tych, które tworzà si´ w procesie spawania. Kulowanie jest bardzo korzystne dla przywrócenia w∏aÊciwoÊci zm´czeniowych, obni˝onych w wyniku procesu EDM. Na EDM ECM + kulowanie + kulowanie rys. 3-5 pokazany jest wp∏yw kulowania na w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowe powierzchni po obróbce elektrochemicznej (ECM), elektroiskrowej (EDM) i elektropolerowaniu Rys. 3-5 Wp∏yw procesów produkcyjnych i kulowania (ELP) [3.12]. Rys. 3-5 powinien byç na wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà na analizowany zgodnie z ruchem wskazówek przyk∏adzie materia∏u inconel 718. zegara. Porównywana jest wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa po obróbkach ECM, EDM i ELP z zastosowaniem kulowania i bez kulowania. 19 Layout 26.07.2005 13:34 Uhr PROCESY PRODUKCYJNE R O Z D Z I A ¸ 20 Seite 20 T R Z E C I OBRÓBKA ELEKTROCHEMICZNA (ECM) Obróbka elektrochemiczna polega na sterowanym rozpuszczaniu obrabianego materia∏u poprzez kontakt z silnym czynnikiem chemicznym pod napi´ciem elektrycznym. Zmniejszenie w∏aÊciwoÊci zm´czeniowych jest spowodowane „zmi´kczeniem“ materia∏u i pogorszeniem stanu powierzchni w wyniku nierównomiernego, w˝erowego trawienia. Zastosowanie kulowania po obróbce elektrochemicznej przywraca pierwotnà wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà, a nawet jà podwy˝sza (rys. 3-5) [3.12]. Przyk∏ad zastosowania SPRZ¢G¸A MEMBRANOWE Metalowe sprz´g∏a elastyczne sà cz´sto u˝ywane w turbomechanizmach. Sprz´g∏a te kompensujà niewspó∏osiowoÊç poprzez swojà elastycznoÊç. Cykliczne odkszta∏canie sprz´g∏a podczas pracy (obcià˝enia cykliczne) powodujà powstawanie p´kni´ç zm´czeniowych. Badania wykaza∏y, ˝e po obróbce ECM otrzymuje si´ cz´Êci o niemal doskona∏ej jakoÊci powierzchni. Jednak w obserwacjach pod mikroskopem skaningowym stwierdzono, ˝e po obróbce ECP wyst´pujà niekiedy na powierzchni ma∏e wg∏´bienia, które mogà wywo∏ywaç koncentracj´ napr´˝eƒ, prowadzàcych do przedwczesnych uszkodzeƒ. Kulowanie po obróbce ECM znacznie poprawi∏o wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà sprz´gie∏ membranowych. [3.13 i 3.14]. LITERATURA: 3.1 Internal Metal Improvement Co. Memo 3.2 Molzen, Hornbach; Evaluation of Welding Residual Stress Levels Through Shot Peening and Heat Treating, AWS Basic Cracking Conference; Milwaukee, WI; July 2000 3.3 Haagensen; Prediction of the Improvement in Fatigue Life of Welded Joints Due to Grinding, TIG Dressing, Weld Shape Control and Shot peening." The Norwegian Institute of Technology, Trondheim, Norway. 3.4 McCulloch; American Society of Mechanical Engineers, Letter to H. Kolin, May 1975. 3.5 Stern; American Bureau of Shipping, Letter to G. Nachman, July 1983. 3.6 Ubben; American Petroleum Institute, Letter to G. Nachman, February 1967. 3.7 N.A.C.E Standard MR-01-75, Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Material for Oilfield Equipment, National Association of Corrosion Engineers. 3.8 Internal Metal Improvement Co. Memo 3.9 Molzen, Hornbach; Evaluation of Welding Residual Stress Levels Through Shot Peening and Heat Treating, AWS Basic Cracking Conference; Milwaukee, WI; July 2000 3.10 Metallurgical Associates, Inc; "Minutes" Vol.5 No.1, Winter 1999; Milwaukee, WI 3.11 Internal Metal Improvement Co. Memo 3.12 Koster, W.P., Observation on Surface Residual Stress vs. Fatigue Strength, Metcut Research Associates, Inc., Cincinnati, Ohio. Bulletin 677-1, June 1977 3.13 Calistrat; Metal Diaphragm Coupling Performance, Hydrocarbon Processing, March 1977 3.14 Calistrat; Metal Diaphragm Coupling Performance, 5th Turbomachinery Symposium, Texas A&M University, October 1976 Layout 26.07.2005 13:34 Uhr Seite 21 R O Z D Z I A ¸ Zm´czenie w wyniku obcià˝eƒ gi´tnych jest przyczynà najcz´Êciej spotykanych uszkodzeƒ zm´czeniowych.Ten rodzaj obcià˝enia wywo∏uje powstawanie najwy˝szych napr´˝eƒ rozciàgajàcych na Napr´˝enia rozciàgajàce powierzchni i dlatego najlepiej poddaje si´ kulowaniu. Na rys. 4-1 przedstawiono belk´ wspornikowà z obcià˝eniem Napr´˝enia Êciskajàce zginajàcym. Ugi´cie belki powoduje rozciàgni´cie górnej powierzchni i wytworzenie na niej napr´˝eƒ rozciàgajàcych. Wszelkie karby konstrukcyjne (promienie, wg∏´bienia) na górnej Rys. 4-1 Najwy˝sze napr´˝enia na powierzchni powierzchni belki dzia∏a∏yby jak czynniki wywo∏ujàce spi´trzenie napr´˝eƒ. Ugi´cie belki i jej powrót do pozycji wyjÊciowej (pe∏ne odgi´cie) powoduje, ˝e belka wchodzi w cykl obcià˝eƒ rozciàgajàcych i Êciskajàcych. Jest to najbardziej szkodliwy typ obcià˝eƒ zm´czeniowych. P´kni´cia zm´czeniowe powstajà i rozszerzajà si´ pod wp∏ywem napr´˝eƒ rozciàgajàcych w cyklu obcià˝eniowym. KO¸A Z¢BATE Rys. 4-2 Przek∏adnia z´bata Kulowanie kó∏ z´batych jest bardzo cz´stym zastosowaniem tej technologii. Ko∏a z´bate o ró˝nych kszta∏tach i rozmiarach sà kulowane w celu podniesienia ich wytrzyma∏oÊci na zginanie podstawy z´bów. Czynna wysokoÊç z´ba obcià˝ana jest podobnie jak mia∏o to miejsce w przypadku belki wspornikowej. Obcià˝enie wywo∏ane przez kontakt z´bów wywo∏uje napr´˝enia zginajàce w strefie podstawy poni˝ej punktu styku (rys. 4-3). Ko∏a z´bate sà cz´sto kulowane po obróbce cieplnej obj´toÊciowej lub po utwardzaniu powierzchni bocznej z´ba (naw´glanie, hartowanie indukcyjne). Podwy˝szona twardoÊç powierzchni pracujàcej z´ba daje proporcjonalnie podwy˝szenie napr´˝eƒ Êciskajàcych. Maksymalne napr´˝enia w∏asne Êciskajàce naw´glanych i kulowanych kó∏ z´batych mieszczà si´ w granicach 1170-1600 MPa w zale˝noÊci od gruboÊci warstwy naw´glanej i parametrów kulowania (rys. 4-4). Do kulowania naw´glanych kó∏ z´batych zazwyczaj stosuje si´ Êrut twardy (55-62 HRC). Jednak mo˝na stosowaç Êrut o mniejszej twardoÊci (45-52 HRC) gdy naw´glona i kulowana powierzchnia z´bów ma mieç ni˝szà chropowatoÊç. Zastosowanie Êrutu o ni˝szej twardoÊci powoduje, ˝e wielkoÊç napr´˝eƒ Êciskajàcych na kulowanych powierzchniach b´dzie o 50% ni˝sza ni˝ gdyby stosowano Êrut twardy. ZM¢CZENIE WYWO¸ANE ZGINANIEM ZM¢CZENIE WYWO¸ANE ZGINANIEM C Z W A R T Y Rys. 4-3 Rozk∏ad napr´˝eƒ na z´bach ko∏a z´batego, widoczny w Êwietle spolaryzowanym. 21 26.07.2005 13:34 Uhr ZM¢CZENIE WYWO¸ANE ZGINANIEM R O Z D Z I A ¸ 22 Seite 22 C Z W A R T Y Optymalnà technologià podwy˝szajàcà odpornoÊç na zm´czenie kontaktowe z´bów w strefie przyporu jest wprowadzenie napr´˝eƒ Êciskajàcych, a nast´pnie zastosowanie obróbek wykaƒczajàcych np. docierania albo honowania w celu zapewnienia w∏aÊciwoÊci izotropowych powierzchni. W trakcie stosowania obróbek wykaƒczajàcych nie wolno usunàç wi´cej ni˝ 10% gruboÊci warstwy umocnionej przez kulowanie. Procesy wykaƒczania powierzchni po kulowaniu pozwalajà na przy∏o˝enie obcià˝eƒ na wi´kszà powierzchni´, przez co obni˝ajà napr´˝enia kontaktowe. Napr´˝enia w∏asne Layout G∏´bokoÊç: cale – skala dolna; mm - skala górna Rys. 4-4 Typowy wykres napr´˝eƒ w∏asnych w naw´glanym kole z´batym Metal Improvement Company oferuje kulowanie i procesy wykaƒczajàce typu C.A.S.E.sm w wyniku którego odpornoÊç na zm´czenie kontaktowe kó∏ z´batych wzrasta o 500%. Rozdzia∏ 11 zawiera dodatkowe informacje i rysunki dotyczàce tego procesu. Zastosowanie kulowania kó∏ z´batych, a tym samym podwy˝szanie wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej kó∏ i przek∏adni z´batych o 30% i wi´cej przy 1 000 000 cykli obcià˝eƒ powoduje, ˝e nast´pujàce organizacje i normy dopuszczajà podwy˝szenie przenoszonych obcià˝eƒ: o Lloyds Register of Shipping: o 20 % [4.2] o Det Norske Veritas: o 20% [4.3] o ANSI/AGMA 6032-A94 Marine Gearing Specification: o 15% KORBOWODY Korbowody stanowià doskona∏y przyk∏ad metalowego urzàdzenia nara˝onego na obcià˝enia zm´czeniowe, poniewa˝ ka˝dy obrót silnika to cykl obcià˝eniowy. W wi´kszoÊci korbowodów strefami najbardziej nara˝onymi na powstawanie uszkodzeƒ zm´czeniowych sà promienie przejÊcia trzonu w stop´ korbowodu. Rys. 4-5 przedstawia obraz analizy stref napr´˝enia. Kolor czerwony oznacza najwy˝sze napr´˝enie. Najbardziej ekonomiczne jest kulowanie odkuwek, odlewów i korbowodów z proszków spiekanych w stanie surowym przed jakàkolwiek obróbkà mechanicznà otworów i powierzchni czo∏owych. Eliminuje to Rys. 4-5 Strefy napr´˝eƒ w korbowodzie. koniecznoÊç zas∏aniania tych powierzchni przy procesie kulowania, co podnosi∏oby koszty. Powierzchnie chropowate z napr´˝eniami Êciskajàcymi, wytworzonymi w procesie kulowania, majà lepsze w∏aÊciwoÊci zm´czeniowe ni˝ powierzchnie g∏adkie z napr´˝eniami rozciàgajàcymi (powsta∏ymi w procesach obróbczych) dlatego te˝ wi´kszoÊç powierzchni, które b´dà podlega∏y kulowaniu, nie wymaga wczeÊniejszych obróbek mechanicznych. Layout 26.07.2005 13:35 Uhr Seite 23 R O Z D Z I A ¸ C Z W A R T Y W wi´kszoÊci przypadków wszystkie promienie przejÊç na wa∏ach korbowych sà kulowane. Dotyczy to zarówno promieni przejÊç na czopach ∏o˝yskowych jak i czopach korbowych (rys. 4-6). Strefà z najwi´kszymi napr´˝eniami w wale korbowym jest zaokràglenie promienia przejÊcia czopa w rami´ korby. Obszarem o wysokiej koncentracji napr´˝eƒ jest dolna strona zaokràglenia czopa w chwili, gdy czop korbowy jest w górnym martwym centralnym po∏o˝eniu podczas cyklu pracy (rys. 4-6). Bardzo cz´sto p´kni´cia zaczynajà si´ w∏aÊnie w tym obszarze i poprzez korb´ dochodzàc do przylegajàcego czopa ∏o˝yskowego, powodujàc uszkodzenia z katastrofalnymi nast´pstwami. Strefa uszkodzeƒ DoÊwiadczenie potwierdzi∏o, ˝e kulowanie daje pozytywne Rys. 4-6 Schemat wa∏u korbowego efekty wytrzyma∏oÊciowe w przypadku obróbki tà metodà wa∏ów korbowych wykonanych z ró˝nych materia∏ów - stali zgrzewnej, stali zlewnej, stali sferoidalnej i hartowanego ˝eliwa sferoidalnego. Wzrost wytrzyma∏oÊç zm´czeniowej od 10 do 30% powoduje, ˝e Det Norske Veritas dopuszcza powy˝szenie przenoszonych obcià˝eƒ na wa∏ach, na których promienie przejÊç by∏y kulowane. Przyk∏ad zastosowania WA¸Y KORBOWE SILNIKÓW WYSOKOPR¢˚NYCH. Przeprowadzono próby zm´czeniowe na zginanie przy obcià˝eniu czteropunktowym na próbkach pobranych z wa∏u korbowego silnika wysokopr´˝nego. Materia∏em badanym by∏a stali nierdzewna Armco 17-10 Ph. Za∏o˝ono, ˝e wa∏ musia∏ wykonaç prac´ ponad sto milionów cykli. Badano wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà próbek kulowanych i niekulowanych przy bazie badaƒ N =109 cykli. Granica wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej próbek niekulowanych wynios∏a 293 MPa, a próbek kulowanych 386MPa, co oznacza wzrost o ~ 30% [4.6] Przyk∏ad zastosowania TARCZE WIRNIKÓW SILNIKÓW TURBINOWYCH W 1991 r. Federal Aviation Authority wyda∏o zarzàdzenie, ˝e wydanie Êwiadectwa zdolnoÊci do loty wymaga badania pod kàtem wyst´powania p´kni´ç w tarczach niskociÊnieniowych wentylatorów (spr´˝arek wirowych). Zbadano ponad 5 000 silników odrzutowych w Stanach Zjednoczonych i w Europie. FAA za˝àda∏o, aby sprawdzono silniki, w których nie by∏y kulowane promienie szczelin skrzelowych w ∏opatkach wentylatorów. Tym silnikom, w których nie by∏y kulowane promienie tarczy wirników, skrócono czas eksploatacji z 10 000 do 1 400 cykli (startów i làdowaƒ). Tarcze, które ponownie obrobiono kulujàc promienie zgodnie z normà AMS 2432 (kulowanie monitorowane komputerowo) przed up∏ywem 4 100 cykli, otrzyma∏y dodatkowe 3 000 cykli pracy [4.7]. Typowy przyk∏ad procesu kulowania promieni tarczy wentylatora jest przedstawiony na rys. 4-7 (patrz tak˝e Rozdzia∏ 11 – Rys. 4-7Kulowanie promieni tarcy Powierzchnie wewn´trzne i otwory). wentylatora przy u˝yciu lancy ZM¢CZENIE WYWO¸ANE ZGINANIEM WA¸Y KORBOWE LITERATURA: 4.1 Figure 4-2, Unigraphics Solutions, Inc. website (www.ugsolutions / www.solid-edge.com), June 2000 4.2 Letter to W.C. Classon, Lloyds Register of Shipping, May 1990 4.3 Sandberg; Letter to Metal improvement Company, Det Norske Veritas, September 1983 4.4 Figure 4-5, Unigraphics Solutions, Inc. website (www.ugsolutions / www.solid-edge.com), June 2000 4.5 Sandberg; Letter to Metal improvement Company, Det Norske Veritas, September 1983 4.6 Internal Metal Improvement Co. Memo 4.7 FAA Issues AD on TFE73, Aviation week & Space Technology; April 22, 1991 23 26.07.2005 13:35 Uhr ZM¢CZENIE WYWO¸ANE MOMENTEM SKR¢CAJÑCYM R O Z D Z I A ¸ Seite 24 P I Ñ T Y ZM¢CZENIE WYWO¸ANE MOMENTEM SKR¢CAJÑCYM Kulowanie bardzo dobrze zapobiega uszkodzeniom zm´czeniowym wywo∏anym momentem skr´cajàcym poniewa˝ przy tego rodzaju obcià˝eniach najwi´ksze napr´˝enia rozciàgajàce powstajà na powierzchni. Obcià˝enie skr´cajàce wywo∏uje napr´˝enia zarówno wzd∏u˝ne jak i poprzeczne tak, ˝e maksymalne napr´˝enie rozciàgajàce wyst´puje pod kàtem Najbardziej rozciàgni´te 45° do wzd∏u˝nej osi cz´Êci. Na sà w∏ókna zewn´trzne rys. 5-1 przedstawiono sztywny P´kni´cia w wyniku wa∏ek obcià˝ony czystym zm´czenia momentem skr´cajàcym Rys. 5-1 Obcià˝enia skr´tne z p´kni´ciem ilustrujàcym wielokrotne obcià˝enia skr´tne. Materia∏y o ni˝szej wytrzyma∏oÊci majà tendencj´ do p´kania pod wp∏ywem zm´czenia spowodowanego skr´caniem w p∏aszczyênie Êcinania, prostopad∏ej do osi wzd∏u˝nej. Dzieje si´ tak, poniewa˝ majà one ni˝szà wytrzyma∏oÊç na Êcinanie ni˝ na rozciàganie. Materia∏y o wy˝szej wytrzyma∏oÊci p´kajà pod kàtem 45° do osi wzd∏u˝nej, poniewa˝ majà one ni˝szà wytrzyma∏oÊç na rozciàganie ni˝ na Êcinanie. SPR¢˚YNY PRACUJÑCE NA ÂCISKANIE Rys. 5-2 Spr´˝yny przygotowane do kulowania w stanie napr´˝onym Spr´˝yny pracujàce na Êciskanie pracujà w warunkach wysoko cyklicznego zm´czenia i sà przyk∏adem wyrobu, który najcz´Êciej powinien podlegaç kulowaniu. Drut spr´˝yny podczas Êciskania ulega skr´caniu i powstajà na jego powierzchni napr´˝enia skr´cajàce. Ponadto w procesie zwijania na wewn´trznej Êrednicy spr´˝yny powstajà szkodliwe napr´˝enia rozciàgajàce. Na rys. 5-3 przedstawiono rozk∏ad napr´˝eƒ w∏asnych w spr´˝ynie po zwini´ciu i korzystne zmiany w wyniku jej kulowania. Drut spr´˝ynowy analizowany na rys. 5-3 mia∏ Êrednic´ 6,35 mm i wykonany by∏ z materia∏u chromowo – krzemowego o wytrzyma∏oÊci na rozciàganie (UTS) 1793 MPa. Napr´˝enia w∏asne rozciàgajàce na wewn´trznej Êrednicy po zwini´ciu wynosi∏y 483 MPa i stanowi∏y pierwszà przyczyn´ uszkodzeƒ przy 80 000 cykli [5.5]. Przed kulowaniem Napr´˝enia w∏asne Layout Po kulowaniu Kulowanie spowodowa∏o zamian´ napr´˝eƒ rozciàgajàcych w napr´˝enia Êciskajàce o wartoÊci 1035 MPa, co stanowi∏o G∏´bokoÊç: cale – skala dolna; mm- skala górna najwy˝szà wartoÊç mo˝liwà do uzyskania dla danego rodzaju Rys. 5-3 Napr´˝enia w∏asne na wewn´trznej Êrednicy drutu (60% wytrzyma∏oÊci na spr´˝yny zwojowej kulowanej i niekulowanej. rozciàganie drutu). W wyniku kulowania podwy˝szono trwa∏oÊç zm´czeniowà do 500 000 cykli obcià˝eniowych bez uszkodzenia spr´˝yn. 24 Layout 26.07.2005 13:35 Uhr Seite 25 R O Z D Z I A ¸ Kulowanie podnosi wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà tak˝e innych typów spr´˝yn. Uszkodzenia zm´czeniowe mogà pojawiç si´ w miejscu gdzie nast´puje sumowanie si´ wartoÊci napr´˝eƒ w∏asnych i napr´˝eƒ rozciàgajàcych od obcià˝eƒ zewn´trznych. Spr´˝yny pracujàce na skr´canie zazwyczaj p´kajà na Êrednicy zewn´trznej blisko strefy zamocowania. Spr´˝yny pracujàce na rozciàganie p´kajà zazwyczaj na wewn´trznym promieniu zaczepu. Inne rodzaje spr´˝yn, dla których w wyniku kulowania mo˝e nastàpiç podwy˝szenie wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej to resory piórowe, resory wspornikowe, p∏askie spr´˝yny sprz´gie∏ itp. WA¸Y NAP¢DOWE Rowek klinowy Wa∏y stosuje si´ do przeniesienia mocy w ruchu obrotowym. W warunkach eksploatacyjnych podlegajà one obcià˝eniom momentem skr´cajàcym i zginajàcym i w celu przeciwdzia∏ania p´kni´ciom zm´czeniowym powinny podlegaç kulowaniu. Jak pokazano na rys. 5-4 typowe miejsca uszkodzeƒ wa∏ów nap´dowych to wielowypusty, promienie przejÊç, podci´cia i rowki klinowe. Promieƒ Podci´cie Wielowpust Rys. 5-4 Schemat wa∏u nap´dowego WA¸KI SKR¢TNE Wa∏ki skr´tne to elementy zawieszeƒ i innych pokrewnych uk∏adów stabilizacyjnych. Gdy stosowane sà w uk∏adach nara˝onych na powtarzalne, cykliczne obcià˝enia, jak np. zawieszenia pojazdów, kulowanie pozwala na podniesieni ich wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej oraz umo˝liwia zredukowanie ci´˝aru poprzez stosowanie mniejszych przekroi. Przyk∏ad zastosowania SAMOCHODOWE WA¸KI SKR¢TNE Przemys∏ samochodowy u˝ywa rurowych wa∏ków skr´tnych ze wzgl´du na mo˝liwoÊç zmniejszenia ci´˝aru. Kulowaniu podlegajà powierzchnie zewn´trzne, gdzie wyst´pujà najwi´ksze napr´˝enia skr´cajàce. W sytuacjach wysokich obcià˝eƒ (np. w ci´˝arówkach z nap´dem na cztery ko∏a itp.) p´kni´cia mogà tak˝e zdarzyç si´ na powierzchniach wewn´trznych, które tak˝e podlegajà obcià˝eniu skr´tnemu i równie˝ powinny byç kulowane. MIC mo˝e umocniç wewn´trzne powierzchnie stosujàc kulowanie przy pomocy specjalnej lancy. W ten sposób mo˝na wprowadziç korzystne napr´˝enia Êciskajàce na ca∏ej d∏ugoÊci wa∏ków skr´tnych. ZM¢CZENIE WYWO¸ANE MOMENTEM SKR¢CAJÑCYM Cz´sto przeprowadza si´ operacj´ wygrzewania spr´˝yn po kulowaniu. Operacja ta ma na celu stabilizacj´ spr´˝yn i unikni´cia ewentualnych problemów osadzania (sedymentacji), który mo˝e pojawiç si´ przy pewnych kszta∏tach spr´˝yn. Wygrzewanie nast´puje w temperaturze ok. 205°C w ciàgu 30 min dla spr´˝yn ze stali w´glowej i jest to temperatura ni˝sza od temperatury odpuszczenia drutu. Temperatury powy˝ej 230°C spowodowa∏yby usuni´cie korzystnych Êciskajàcych napr´˝eƒ w∏asnych uzyskanych podczas kulowania. P I Ñ T Y LITERATURA: 5.1 Figure 5-2, Unigraphics Solutions, Inc. website (www.ugsolutions / www.solid-edge.com), June 2000 5.2 Lanke, Hornbach, Breuer; Optimization of Spring Performance Through Understanding and Application of Residual Stress; Wisconsin Coil Spring Inc., Lambda Research, Inc., Metal Improvement Co. Inc.; 1999 Spring Manufacturer’s Institute Technical Symposium; Chicago, IL May 1999 25 Layout 26.07.2005 13:35 Uhr WYTRZYMA¸OÂå ZM¢CZENIOWA PRZY OBCIÑ˚ENIU OSIOWYM R O Z D Z I A ¸ Seite 26 S Z Ó S T Y WYTRZYMA¸OÂå ZM¢CZENIOWA PRZY OBCIÑ˚ENIU OSIOWYM Zm´czenie osiowe wyst´puje rzadziej ni˝ inne uszkodzenia zm´czeniowe. G∏adka próbka obcià˝ona osiowo ma jednakowe napr´˝enia na ca∏ym swym przekroju. Dlatego te˝ wyniki zm´czeniowe g∏adkiej, obcià˝onej osiowo próbki nie wykazujà istotnej poprawy wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej po kulowaniu jak to ma miejsce przy zginaniu i skr´caniu gdzie najwy˝sze przy∏o˝one napr´˝enia wyst´pujà na powierzchni. W wi´kszoÊci przypadków czyste obcià˝enie osiowe wyst´puje rzadko; przewa˝nie towarzyszy mu zginanie. Kulowanie cz´Êci obcià˝onych osiowo jest po˝yteczne gdy zmiany geometryczne wp∏ywajà na koncentracj´ napr´˝eƒ. Wci´te rowki, Êlady po obróbkach mechanicznych, przewiercone otwory i promienie przejÊç sà typowymi przyk∏adami miejsc inicjacji ewentualnych uszkodzeƒ. Przyk∏ad zastosowania. SWO˚E¡ HAMULCA BEZPIECZE¡STWA Na rys. 6-1 przedstawiono cz´Êç hamulca hydraulicznego stosowanego w Êrodkach transportu. Strefy podci´ç przy koƒcu trzpienia powinny ulec p´kni´ciu w przypadku przecià˝enia osiowego. Podczas badaƒ uszkodzonych trzpieni stwierdzono, ˝e wystàpi∏y tam tak˝e obcià˝enie Rys. 6-1 Sworzeƒ hamulca zginajàce. Z∏o˝ony stan obcià˝enia osiowego i zginajàcego podczas prób spowodowa∏ wystàpienie uszkodzeƒ zm´czeniowych pomi´dzy 150 000 – 2 600 000 cykli. Gdy sworznie hamulców umocniono w procesie kulowania, trwa∏oÊç wszystkich próbek przekroczy∏a 6 000 000 cykli bez uszkodzeƒ [6.1]. Przyk∏ad zastosowania. PRZEWODY WYLOTOWE POMOCNICZEGO SILNIKA SPALINOWEGO (APU) Tego typu silniki stosowane sà w celu dostarczenia mocy do samolotu, gdy jest on na ziemi z wy∏àczonym silnikiem g∏ównym. Rurowe przewody wylotowe sà wykonane za stopu aluminium 8009 odpornego na wysokie temperatury i sà spawane na styk. Próby zm´czeniowe spawanych przewodów rurowych, obcià˝onych napr´˝eniami rozciàgajàcymi o wartoÊci 156 MPa, przeprowadzono na bazie 3 000 cykl. W badaniach tych spoiny przewodów rurowych by∏y nieobrobione. Kulowanie po∏àczeƒ spawanych kulkami szklanymi spowodowa∏o wzrost ich trwa∏oÊci o 13% do wartoÊci 180 MPa [6.2]. LITERATURA: 6.1 RATP, Cetim; Saint Etienne, France, 1996 6.2 Internal Metal Improvement Co. Memo 26 Layout 26.07.2005 13:35 Uhr Seite 27 R O Z D Z I A ¸ Zu˝ycie przez tarcie – fretting - mo˝e wystàpiç gdy pomi´dzy dwoma wysoko obcià˝onymi elementami, majàcymi wspólnà powierzchni´, nast´puje ruch wzgl´dny o mikroskopijnej amplitudzie. Te mikroskopijne tarcia i poÊlizgi powodujà powstanie cienkiej pow∏oki tlenkowej, b´dàcej przyczynà powstawania uszkodzeƒ – zatarç, w˝erów, zadrapaƒ. Zu˝ycie przez tarcie mo˝e byç przyczynà tak˝e takich uszkodzeƒ jak korozja cierna i zu˝ycie cierne. Kulowanie mo˝e byç skutecznà technologià zapobiegajàcà frettingowi i ewentualnym uszkodzeniom frettingowym w wyniku umocnienie powierzchni i wprowadzenie napr´˝eƒ Rys. 7-1 Zespó∏ wirnika turbini w∏asnych Êciskajàcych. Kulowanie likwiduje ukierunkowanie w∏ókien powierzchni (tekstur´), co zapobiega powstawaniu i rozszerzaniu si´ p´kni´ç wywo∏anych zm´czeniem fretingowym. Zm´czenie frettingowe mo˝e wystàpiç np. na powierzchni sworznia wciÊni´tego w tulejk´ ∏o˝yskowà. W trakcie pracy przy wysokich obcià˝eniach mi´dzy powierzchnià sworznia, a wewn´trznà powierzchnià tulejki, pomimo braku ruchu obrotowego mi´dzy tymi powierzchniami, nast´pujà mikroskopijne wykruszenia i zu˝ycia w postaci tlenków metalu (rdzawy proszek). Przyk∏ad zastosowania STOPKI ¸OPATEK W TURBINACH Typowym przyk∏adem miejsc, w których nast´puje fretting sà stopki ∏opatek turbiny. Jak przedstawiono na rys. 7-2 stopki ∏opatek majà charakterystyczny kszta∏t choinki i sà wciÊni´te w gniazda turbiny. Ciasne dopasowanie i wyst´pujàce du˝e obcià˝enia powodujà, ˝e zalecane jest kulowanie powierzchni stopek w celu zapobie˝enia wystàpieniu uszkodzeƒ frettingowych. W szeregu przypadków stopki ∏opatek turbin i kompresorów podlegajà regeneracji, która polega na powtórnym kulowaniu w celu usuni´cia ubytków frettingowych i przywrócenia wysokiej jakoÊci powierzchni pracujàcych. Tarcze i ko∏a, w których mocowane sà ∏opatki równie˝ powinny byç umocnione w procesie kulowania. ¸opatka Stopka ∏opatki Tarcza USZKODZENIA KONTAKTOWE USZKODZENIA FRETTINGOWE S I Ó D M Y Rys. 7-2 Monta˝ ∏opatki w tarczy turbiny ZM¢CZENIOWA WYTRZYMA¸OÂå STYKOWA - PITTING OdpornoÊç na zm´czenie pittingowe (zm´czeniowà wytrzyma∏oÊç stykowà) jest zasadniczym problemem projektantów kó∏ z´batych i innych cz´Êci pracujàcych w ruchu tocznym z poÊlizgiem. Zm´czeniowa wytrzyma∏oÊç stykowa jest jednym z czynników decydujàcych o kszta∏cie i wymiarach z´bów ko∏a z´batego. Nale˝y jednak zauwa˝yç, ˝e chocia˝ niepo˝àdane, zniszczenia pittingowe nast´pujà stopniowo i nie prowadzà do tak katastrofalnych skutków jak uszkodzenia u podstawy z´ba spowodowane zginaniem. 27 Layout 26.07.2005 13:35 Uhr USZKODZENIA KONTAKTOWE R O Z D Z I A ¸ Seite 28 S I Ó D M Y Uszkodzenia pittingowe powstajà w wyniku napr´˝eƒ Hertza i napr´˝eƒ kontaktowych wynikajàcych z poÊlizgu w rejonie linii podzia∏owej z´ba. Gdy nierównoÊci na dwu wspó∏pracujàcych powierzchniach stykajà si´ ze sobà, obcià˝enie jest wypadkowà napr´˝eƒ Hertza i napr´˝eƒ rozciàgajàcych, które powodujà powstawanie mikrop´kni´ç powi´kszajàcych si´ a˝ do chwili, gdy cz´Êç materia∏u oddzieli si´ od powierzchni i powstanie w˝er w kszta∏cie czaszy. Gdy smarowanie wspó∏pracujàcych powierzchni z´bów ma charakter smarowania mieszanego, dochodzi do bezpoÊrednich kontaktów na nierównoÊciach powierzchni i w obecnoÊci du˝ych nacisków mogà wystàpiç mikrop´kni´cia. Pod wp∏ywem du˝ych nacisków i poÊlizgu w obecnoÊci Êrodka smarnego mikrop´kni´cia rozwijajà si´ w wykruszenia typu pittingowego. Na rys. 7-3 przedstawiono kraw´dê z´ba i mechanizm powstawania pittingu [7.2]. Rys. 7-3 Schemat powstawania uszkodzenia pittingowego. Kulowanie jest procesem wysoce korzystnym w zapobieganiu zniszczeniom pittingowym gdy po nim nast´pujà dzia∏ania doprowadzajàce do wyrównania powierzchni. Po usuni´ciu nierównoÊci powstajàcych w procesie kulowania naciski kontaktowe rozk∏adajà si´ na wi´kszà powierzchni´. Nale˝y pami´taç, aby zmniejszajàc chropowatoÊç powierzchni kulowanej nie usunàç wi´cej ni˝ 10% gruboÊci warstwy z napr´˝eniami Êciskajàcymi. W rozdziale 11 przedstawiono fotografie mikroskopowe powierzchni kulowanej i wykoƒczonej jednokierunkowo w procesie C.A.S.E.sm . ZATARCIE Zatarcie jest przyspieszonà formà zu˝ycia na skutek przylegania, która mo˝e wystàpiç na powierzchniach w kontakcie poÊlizgowym bez lub z bardzo ograniczonym smarowaniem. We wczesnym stadium mówimy o zacieraniu si´. Si∏y przylegania powodujà plastyczne deformacje i „zimne“ spawanie wspó∏pracujàcych nierównoÊci. Nast´puje oddzielanie si´ czàsteczek metalu, które przylegajà trwale do przeciwleg∏ej powierzchni wspó∏pracujàcej. Du˝e ich nagromadzenie mo˝e spowodowaç ca∏kowite zatarcie. Technologia kulowania mo˝e byç korzystnym procesem dla powierzchni nara˝onych na zatarcie gdy materia∏y, z których sà wykonane mogà byç umocnione przez zgniot. Na powierzchni kulowanej powstajà wg∏´bienia, które dzia∏ajà jak zbiorniczki zatrzymujàce oleje smarownicze. Ni˝ej wymienione materia∏y majà po kulowaniu wy˝szà odpornoÊç na zatarcie: inconel 718 i 770, monel K-500 oraz stopy stali nierdzewnej, tytanu i aluminium. LITERATURA: 7.1 Figure 7-1, Unigraphics Solutions, Inc. website (www.ugsolutions / www.solid-edge.com), June 2000 7.2 Hahlbeck; Milwaukee Gear; Milwaukee, WI / Powertrain Engineers; Pewaukee, WI 28 Layout 26.07.2005 13:35 Uhr Seite 29 R O Z D Z I A ¸ Uszkodzenia korozyjne wyst´pujà w wyniku jednoczesnego dzia∏ania oÊrodka korodujàcego i napr´˝eƒ rozciàgajàcych, które mogà wyst´powaç zarówno przy obcià˝eniach statycznych jak i zm´czeniowych. Takie Êrodowiska korozyjne jak s∏ona woda, odwierty zasiarczonego gazu, stwarzajà problemy wytrzyma∏oÊciowe, którym muszà sprostaç metalurdzy i technolodzy. W wi´kszoÊci przypadków praca w podwy˝szonej temperaturze podnosi agresywnoÊç Êrodowisk korozyjnych. P¢KANIE POD WP¸YWEM KOROZJI NAPR¢˚ENIOWEJ Uszkodzenia wynikajàce z korozji napr´˝eniowej sà powiàzane ze statycznymi napr´˝eniami rozciàgajàcymi. Napr´˝enia te mogà pochodziç od napr´˝eƒ przy∏o˝onych (np. w ko∏nierzach po∏àczonych Êrubami) lub wynikaç z procesów produkcyjnych (np. spawania). Aby wystàpi∏o uszkodzenie w wyniku korozji napr´˝eniowej muszà byç spe∏nione trzy warunki: o napr´˝enia rozciàgajàce o materia∏ podatny na korozj´ o Êrodowisko korozyjne Ârodowisko korozyjne Napr´˝enia rozciàgajàce Stop podatny na korozj´ Kulowanie Ârodowisko korozyjne Stop podatny na korozj´ Napr´˝enia rozciàgajàce Rys. 8-1 Warunki powstawania korozji napr´˝eniowej. Na rys. 8-1 przedstawiono trójkàt, którego boki reprezentujà warunki do powstawania p´kni´ç w wyniku korozji napr´˝eniowej. JeÊli napr´˝enia Êciskajàce, wytworzone w procesie kulowania, zredukujà napr´˝enia rozciàgajàce (jeden z boków trójkàta) to jeden z warunków przestaje istnieç. Bez napr´˝eƒ rozciàgajàcych p´kanie wynikajàce z korozji napr´˝eniowej jest znacznie opóênione lub w ogóle nie wyst´puje. Poni˝ej podano list´ stopów podatnych na wystàpienie uszkodzeƒ w wyniku korozji napr´˝eniowej: o austenityczna stal nierdzewna, o niektóre stopy aluminium serii 2000 i 7000, o niektóre stopy niklu, o niektóre stale o wysokiej wytrzyma∏oÊci, o niektóre mosiàdze, USZKODZENIA KOROZYJNE USZKODZENIA KOROZYJNE Ó S M Y Rys. 8-2 przedstawia uszkodzenie Rys. 8-2 Rozwój p´kni´ç w wyniku korozji w wyniku korozji napr´˝eniowej. napr´˝eniowej w stali nierdzewnej serii 300 W austenitycznej stali serii 300 wzór „dorzecza“ jest charakterystyczny dla p´kni´ç w wyniku korozji napr´˝eniowej i jest cz´sto wykorzystywany w analizie uszkodzeƒ do identyfikacji tego metalu. 29 Layout 26.07.2005 13:35 Uhr USZKODZENIA KOROZYJNE R O Z D Z I A ¸ Seite 30 Ó S M Y Przyk∏ad zastosowania PRODUKCJA URZÑDZE¡ DO TRANSPORTU CHEMIKALIÓW Kulowanie zosta∏o wykorzystane jako technologia obni˝ajàca koszty produkcji zbiorników do transportu chemikaliów. Do przewozu roztworów amoniaku lub chloru u˝ywano zbiorników wykonanych z taƒszych materia∏ów podatnych na uszkodzenia w wyniku korozji napr´˝eniowej, umocnionych w procesie kulowania, rezygnujàc z materia∏ów dro˝szych, odpornych na dzia∏anie czynników korozyjnych. Nawet po dodatkowej operacji kulowania koszty zbiorników okaza∏y si´ ni˝sze, ni˝ gdyby u˝yto bardziej kosztownych stopów. Poni˝sza tabela przedstawia wp∏yw kulowania na zapobieganie powstawaniu p´kni´ç w wyniku korozji napr´˝eniowej na wybranych stopach stali nierdzewnej. W badaniach przyj´to obcià˝enie statyczne równe 70% umownej granicy plastycznoÊci materia∏u [8.2]. Materia∏ Kulowane tak / nie Próba trwa∏oÊci [h] 316 SS nie 11.3 316 SS tak 1000 *. 318 SS nie 318 SS tak 1000 *. 321 SS nie 5.0 321 SS tak 1000 *. 3.3 * Uszkodzenie nie wystàpi∏o KOROZJA ZM¢CZENIOWA Korozja zm´czeniowa jest to uszkodzenie elementu w Êrodowisku korozyjnym w po∏àczeniu z obcià˝eniem cyklicznym. Wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa mo˝e obni˝yç si´ o 50% lub wi´cej gdy podatne na korozj´ stopy eksploatowane sà w Êrodowisku korozyjnym. Przyk∏ad zastosowania P¢KANIE W WYNIKU ZASIARCZENIA Siarkowodór (H2S) powszechnie wyst´puje w odwiertach gazu. Wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa niektórych stopów metali ulega znacznemu obni˝eniu w zetkni´ciu z siarkowodorem. Poni˝sze wyniki badaƒ ilustrujà reakcj´ stali nierdzewnej utwardzanej wydzielinowo, kulowanej i niekulowanej, na kontakt z siarkowodorem [8.3]. % umownej granicy plastycznoÊci 30 40 50 60 Stan surowy po obróbce Stan surowy i kulowane (h do p´kni´cia) (h do p´kni´cia) 29.8 37.9 15.4 15.2 *p´kni´cie nie nastàpi∏o Badanie wykonano zgodnie ze normà NACE TM-01-77 30 720 * 561 538 219 Layout 26.07.2005 13:35 Uhr Seite 31 R O Z D Z I A ¸ Medycyna stara si´ zastàpiç zu˝yte cz´Êci ludzkiego organizmu implantami. Materia∏ na implanty (i po∏àczenia) musi byç lekki i bardzo wytrzyma∏y. Ponadto ludzkie p∏yny ustrojowe powodujà korozj´ materia∏ów u˝ytych na implanyt. Kulowanie zosta∏o z powodzeniem zastosowane do przeciwdzia∏ania zarówno zm´czeniu metalu jak i zm´czeniu korozyjnemu stopów stali nierdzewnej i tytanu. KOROZJA MI¢DZYKRYSTALICZNA W procesie odpuszczania roztworowego nierdzewnej stali austenitycznej w´gliki chromu wydzielajà si´ na granicach ziaren. W rezultacie nast´puje zubo˝enie zawartoÊci chromu w materiale. Obni˝a to odpornoÊç na korozj´ i stop staje si´ podatny na korozj´ mi´dzykrystalicznà (sensybilizowany). JeÊli przed procesem odpuszczania zostanie zastosowana operacja kulowania to w wyniku dynamicznego dzia∏ania Êrutu granice ziaren ulegajà zgnieceniu. Prowadzi to do powstania wielu nowych miejsc nukleacji (wytràcania si´) w´glików chromu. Przypadkowe rozmieszczenie wytràceƒ w´glików chromu w stopie przeszkadza w przenikaniu korozji mi´dzykrystalicznej w g∏àb materia∏u. Udowodniono znaczàcy wzrost odpornoÊci na korozj´ mi´dzykrystalicznà w wyniku kulowania materia∏u przed sensybilizacjà. Kulowanie nie przynosi korzyÊci gdy materia∏ jest ju˝ uwra˝liwiony na korozj´ mi´dzykrystalicznà. Na rys. 8-3A widoczny jest obraz korozji mi´dzykrystalicznej, zrobiony mikroskopem skaningowym. Na rys. 8-3B widoczne jest p´kni´cie poczàtkowe - strefa zaciemniona - oraz propagacja p´kni´cia poprzez granice kryszta∏ów materia∏u. Rys. 8-3A Obraz korozji mi´dzykrystalicznej wykonany mikroskopem skaningowym USZKODZENIA KOROZYJNE Przyk∏ad zastosowania IMPLANTY MEDYCZNE Ó S M Y Rys. 8-3B Poczàtkowe i wtórne p´kni´cia wywo∏ane korozjà mi´dzykrystalicznà LITERATURA: 8.1 Figure 8-2, http://corrosion.ksc.nasa.gov/html/stresscor.htm, May 2001 8.2 Kritzler; Effect of Shot Peening on Stress Corrosion Cracking of Austenitic Stainless Steels, 7th International Conference on Shot Peening; Institute of Precision Mechanics; Warsaw, Poland, 1999 8.3 Gillespie; Controlled Shot Peening Can Help Prevent Stress Corrosion, Third Conference on Shot Peening; Garmisch-Partenkirchen, Germany, 1987 8.4 Figures 8-3A & 8-3B, http://corrosion.ksc.nasa.gov/html/stresscor.htm, May 2001 31 13:36 Uhr 32 D Z I E W I Ñ T Y WP¸YW CIEP¸A Nale˝y zwróciç szczególnà uwag´, gdy cz´Êci sà wygrzewane (odpr´˝ane) po kulowaniu. Spadek wartoÊç wyzwolonych napr´˝eƒ Êciskajàcych jest funkcjà temperatury, czasu i rodzaju materia∏u. Na rys. 9-1 przedstawiono spadek wartoÊç napr´˝eƒ Êciskajàcych w funkcji wzrostu temperatury na przyk∏adzie kulowanego materia∏u inconel 718 [9.10]. Inconel 718 jest szeroko stosowany w silnikach odrzutowych, pracujàcych w wysokiej temperaturze. Temperatura odpr´˝ania jest w∏aÊciwoÊcià fizycznà ka˝dego materia∏u. Rys. 9-2 przedstawia ró˝ne materia∏y i temperatur´, w jakiej w ka˝dym z nich zaczyna si´ relaksacja napr´˝eƒ. W wielu przypadkach warunki eksploatacyjne powodujà, ˝e kulowany materia∏ pracuje przy obcià˝eniach dynamicznych i w temperaturze zbli˝onej do krytycznej temperatury odpuszczania. Podwy˝szenie w∏aÊciwoÊci zm´czeniowych jest osiàgni´te tylko w tych przypadkach gdy temperatura pracy nie osiàga poziomu temperatury odpuszczania materia∏u. G∏´bokoÊç: cale – skala dolna; mm - skala górna Niepoddany dzia∏aniu podwy˝szonej temperatury Rys. 9-1 Rozk∏ad napr´˝eƒ w∏asnych w kulowany stopie inconel 718 po 100 h ekspozycji w podwy˝szonej temperaturze. Rys. 9-2 Przybli˝ona temperatura, w której napr´˝enia Êciskajàce w ró˝nych materia∏ach zaczynajà zanikaç. Temperatura Inconel X Cz´Êci powlekane – cz´sto stosuje si´ kulowanie przed powlekaniem. Kulowanie jest stosowane dla podwy˝szenia w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowych i w celu usuni´cia wodoru po procesach galwanicznych (patrz Rozdzia∏ 3 – Procesy produkcji). Operacja odwodorowania przebiega w temperaturze 175-205°C w czasie kilku godzin. Stal nierdzewna 18-8 o Tytan 6-4 Spr´˝yny – cz´sto przeprowadza si´ operacj´ odpr´˝ania w celu poprawy ich charakterystyki pracy (patrz Rozdzia∏ 5 – Zm´czenie w skr´caniu). Stal w´glowa o Stal H-11 Poni˝ej podano przyk∏ady odpr´˝ania po kulowaniu w procesach produkcyjnych: Alum. ZM¢CZENIE CIEPLNE I EFEKTY R O Z D Z I A ¸ Seite 32 Napr´˝enia w∏asne 26.07.2005 Temperatura Layout Layout 26.07.2005 13:36 Uhr Seite 33 R O Z D Z I A ¸ D Z I E W I Ñ T Y Zm´czenie cieplne wywo∏uje uszkodzenia materia∏u w wyniku cyklicznie powtarzajàcego si´ nierównomiernego nagrzewania i ch∏odzenia. Gwa∏towne nagrzewanie i ch∏odzenie wywo∏uje du˝y gradient temperatury w ca∏ym przekroju, co powoduje nierównomierne rozszerzanie si´ i kurczenie materia∏u. Mogà wytworzyç si´ dostateczne du˝e napr´˝enia, powodujàce lokalne odkszta∏cenia materia∏u gdy sà one blokowane przez grubszy, zimniejszy fragment cz´Êci. Zm´czenie cieplne ró˝ni si´ od zm´czenia spowodowanego pracà w podwy˝szonej temperaturze. Zm´czenie spowodowane pracà w podwy˝szonej temperaturze nast´puje w wyniku cyklicznego, mechanicznego obcià˝ania i jednoczesnego dzia∏ania podwy˝szonej temperatury. Cz´sto oba typu zm´czenia zachodzà jednoczeÊnie, poniewa˝ wiele cz´Êci poddanych jest zarówno nag∏ym wzrostom temperatury jak i obcià˝eniom cyklicznym. ZM¢CZENIE ZM¢CZENIE CIEPLNE Przyk∏ad zastosowania. PODGRZEWACZE WODY Miejsca p´kni´ç zosta∏y zeszlifowane i poddane kulowaniu. Nast´pne kontrole wykaza∏y, ˝e po dalszych pi´ciu latach pracy i 150 w∏àczeniach i wy∏àczeniach nie wystàpi∏y dalsze p´kni´cia [9.2]. 9.1 Surface Integrity, Tech Report, Manufacturing Engineering; July 1989 9.2 Gauchet; EDF Feedback on French Feedwater Plants Repaired by Shot Peening and Thermal Stresses Relaxation Follow-Up, Welding and Repair Technology for Fossil Power Plants; EPRI, Palo Alto, CA; March 1994 EFEKTY LITERATURA: CIEPLNE I P´kni´cia o znacznej d∏ugoÊci spowodowane zm´czeniem cieplnym zauwa˝ono w oÊmiu wysokociÊnieniowych podgrzewaczach wody u˝ywanych w elektrowniach. Urzàdzenia te dzia∏a∏y w warunkach zm´czenia cieplnego jak i zm´czenia na skutek podwy˝szonej temperatury pracy. W∏àczenia i wy∏àczenia powodowa∏y zm´czenie cieplne. Ustalona temperatura dzia∏ania by∏a w granicach 250 -350°C. By∏y to p´kni´cia obwodowe w spoinie pomi´dzy kot∏em, a Êcianà sitowà. Zniszczenie zm´czeniowe nastàpi∏o w wyniku wielu lat pracy i 747 w∏àczeƒ i wy∏àczeƒ urzàdzenia. Podj´to dzia∏ania majàce na celu wyeliminowanie przyczyn awarii. 33 Layout 26.07.2005 13:36 Uhr INNE ZASTOSOWANIA R O Z D Z I A ¸ Seite 34 D Z I E S I Ñ T Y KSZTA¸TOWANIE MATERIA¸U W PROCESIE KULOWANIA. Kszta∏towanie poprzez kulowanie to najlepsza metoda nadawania aerodynamicznych kszta∏tów pokryciom skrzyde∏ samolotów. Jest to proces bezmatrycowy, przeprowadzany w temperaturze pokojowej. Technologia ta jest idealna do formowania pokryç skrzyde∏ i usterzenia ogonowego nawet najwi´kszych samolotów. Najlepiej nadaje si´ do formowania takich krzywizn, których promienie mieszczà si´ w granicy plastycznoÊci materia∏u. Proces ten stosowany jest do kszta∏towania cz´Êci o du˝ej powierzchni, których promieƒ gi´cia jest stosunkowo du˝y i które nie posiadajà skokowych zmian zarysu kszta∏tów. W procesie kszta∏towania napr´˝enia w∏asne Êciskajàce elastycznie rozciàgajà kulowanà powierzchni´ tak jak to pokazano na rys. 10-1. P∏aszczyzna wygina si´ w ∏uk w stron´ powierzchni kulowanej. Na dolnej (wewn´trznej) powierzchni otrzymanej krzywizny wytworzone zostajà napr´˝enia Êciskajàce. Typowe pokrycie skrzyd∏a samolotu ma du˝à powierzchni´ i niewielkà gruboÊç przekroju. Napr´˝enia w∏asne wywo∏ane kulowaniem wytwarzajà znaczàce si∏y na rozleg∏ych powierzchniach. Niewielki przekrój umo˝liwia nadawanie odpowiednich kszta∏tów obrabianym powierzchniom, gdy proces kulowania jest w∏aÊciwie przeprowadzany i sterowany. W∏aÊciwie przeprowadzona procedura formowania przy u˝yciu technologii kulowania umo˝liwia ∏atwe dostosowanie si´ do zmieniajàcych si´ wymagaƒ odnoÊnie kszta∏tu, zmieniajàcych si´ gruboÊci pokryç skrzyde∏, wyci´ç, wzmocnieƒ oraz korygowanie wczeÊniejszych zniekszta∏ceƒ. Na rys. 10-2 przedstawiono pokrycie skrzyd∏a, które ma ró˝norodne kszta∏ty na swej d∏ugoÊci. Skrzyd∏o jest umieszczone w przyrzàdzie kontrolnym, na którym sprawdzana jest prawid∏owoÊç kszta∏tu. Kszta∏towanie poprzez kulowanie najcz´Êciej przeprowadza si´ na obrabiarkach bramowych (rys. 10-3). Rys. 10-3 Urzàdzenie do obróbki formujàcej pokrycia skrzyde∏ metodà kulowania. 34 Przed kulowaniem Po kulowaniu Rys. 10-1 Próbka przed i po kulowaniu Rys. 10-2 Urzàdzenie do sprawdzania kszta∏tu pokrycia skrzyd∏a po obróbce formujàcej Kszta∏towanie w procesie kulowanie ma nast´pujàce cechy dodatnie: o nie wymaga matryc, o proces jest prowadzony w temperaturze pokojowej, o zmiany kszta∏tu skrzyd∏a uzyskuje si´ dobierajàc odpowiednie parametry kulowania; nie ma kosztownej zmiany matryc, o kszta∏towanie nast´puje pod wp∏ywem wytworzonych napr´˝eƒ Êciskajàcych. Cz´Êci ukszta∏towane w procesie kulowania majà wy˝szà odpornoÊç na zm´czenie przy obcià˝eniu zginajàcym oraz na p´kanie korozyjne, o napr´˝enia w∏asne Êciskajàce, wytworzone w procesie kszta∏towania poprzez kulowanie, wyst´pujà zarówno na dolnej jak i na górnej powierzchni formowanej w ten sposób cz´Êci. Layout 26.07.2005 13:36 Uhr Seite 35 R O Z D Z I A ¸ D Z I E S I Ñ T Y Metal Improvement Company opracowa∏a technik´ modelowania komputerowego, pozwalajàcà na analiz´ mo˝liwoÊci projektowanego kszta∏tu. Program rozwa˝a trójwymiarowe za∏o˝enia techniczne, oparte na stopniu z∏o˝onoÊci krzywizny, oblicza i przedstawia wymagany stopieƒ kszta∏towania. Przedstawia równie˝ parametry kulowania potrzebne do uzyskania danej krzywizny. Rys. 10-4 Animacja komputerowa Znaczàcà korzyÊcià tej techniki jest fakt, ˝e MIC mo˝e procesu formowania w procesie s∏u˝yç pomocà projektantom od najwczeÊniejszego kulowania. momentu projektowania. Technika ta zapewnia, ˝e po˝àdany kszta∏t aerodynamiczny zostaje osiàgni´ty w najbardziej ekonomicznym procesie produkcyjnym (rys. 10-4). POPRAWA KSZTA¸TU W procesie kulowania, wykorzystujàc techniki stosowane do kszta∏towania, mo˝na tak˝e poprawiaç niepo˝àdane kszta∏ty geometryczne. Dokonuje si´ tego kulujàc wybrane miejsca w obrabianej cz´Êci tak, aby odkszta∏cenie pod wp∏ywem wprowadzonych napr´˝eƒ w∏asnych przywróci∏o obrabianej cz´Êci prawid∏owy kszta∏t. Oto przyk∏ady: o o o o prostowanie wa∏ów nap´dowych i korbowych, korekta ko∏owoÊci pierÊcieni, poprawa kszta∏tu usztywnieƒ w skrzyd∏ach samolotów, poprawa deformacji spowodowanych spawaniem cz´Êci. Dzi´ki kszta∏towaniu poprzez kulowanie unika si´ niepo˝àdanych napr´˝eƒ w∏asnych rozciàgajàcych powstajàcych przy innych metodach prostowania, natomiast wprowadza si´ korzystne napr´˝enia w∏asne ciskajàce. INNE ZASTOSOWANIA W wi´kszoÊci zak∏adów przemys∏u lotniczego produkcja aerodynamicznie kszta∏towanych skrzyde∏ ze stopów aluminium odbywa si´ metodà formowania w procesie kulowanie. UTWARDZANIE Szereg materia∏ów i ich stopów jest podatne na utwardzanie w drodze obróbki na zimno. Kulowanie znacznie podwy˝sza twardoÊç powierzchni szeregu stopów i materia∏ów, np.: o o o o o o stal nierdzewna aluminium nierdzewna stal manganowa inkonel stellit hastelloy – stop kwasoodporny z grupy Ni-Mo-Fe Metoda kulowania mo˝e okazaç si´ bardzo przydatna dla cz´Êci, które nie mogà byç obrabiane cieplnie, a ich powierzchnia musi byç odporna na zu˝ycie. W tablicy podano przyk∏ady wzrostu twardoÊci powierzchni po kulowaniu. Materia∏ Mosiàdz ∏uskowy Stal nierdz. 304 Stal nierdz. 316L Stal manganowa Inkonel 625 Stellit Hastelloy C Hastelloy C Przed Po Wzrost kulowaniem kulowaniu w procentach 50 HRB 175 HRB 250 243 HV 283 HV 23 HRCn 300 HV 42 HRC 18 HRC 25 HRC *obrobiony plastycznie 423 HV 398 HV 55 HRC 500 HV 54 HRC 40 HRC 45 HRC 74 41 139 67 29 122 * 80 ** ** stan odlewu 35 Layout 26.07.2005 13:36 Uhr INNE ZASTOSOWANIA R O Z D Z I A ¸ Seite 36 D Z I E S I Ñ T Y PEENTEXsm Kontrolowany proces kulowania mo˝e byç tak˝e wykorzystany do poprawy estetyki powierzchni. Metal Improvement Copmany dysponuje szerokà gamà mediów u˝ywanych do tego celi – od bardzo drobnych kuleczek szklanych do Êrutu staliwnego i nierdzewnego o du˝ej granulacji. Wykorzystujàc ÊciÊle kontrolowany proces kulowania MIC mo˝e tworzyç powierzchnie o po˝àdanych w∏aÊciwoÊciach, powtarzalne i odporne na uszkodzenia w czasie eksploatacji. Technikà kulowania wykaƒczane sà powierzchnie pomników, por´cze, bramy wejÊciowe i elewacje budynków, wyroby ozdobne z metalu i inne widoczne elementy. Przy wyborze wykoƒczeƒ ozdobnych MIC mo˝e przedstawiç szereg wzorów. Na rys. 10-5 widoczna jest por´cz, na której zastosowano obróbk´ wykoƒczajàcà metodà Peentexsm (lewa strona rys. 10-5) w celu zmatowienia b∏yszczàcej powierzchni (prawa strona rysunku). Rys. 10-5 Porównanie wyglàdu powierzchni przed (strona prawa) i po (strona lewa) kulowaniu metodà Peentexsm Powierzchnia o fakturze ozdobnej mo˝e ukryç zadrapania i wady powierzchni, które by∏yby widoczne na powierzchni szlifowanej. Powszechnie kuluje si´ przy zastosowaniu odpowiedniego sprz´tu wewn´trznà stron´ form odlewniczych do wyrobów z tworzyw sztucznych. Wzór wewnàtrz formy nadaje w∏aÊciwy wizerunek powierzchni wyrobu. POWIERZCHNIE OBROBIONE METODÑ KULOWANIA Powierzchnie obrobione metodà kulowania to takie, które sà teksturowane w celu polepszenia ich mo˝liwoÊci eksploatacyjnych. Poni˝ej podano przyk∏ady nietypowego wykorzystania powierzchni, mo˝liwego dzi´ki zastosowaniu kulowania: o W wi´kszoÊci przypadków powierzchnia teksturowana w wyniku kulowania ma ni˝szy wspó∏czynnik tarcia Êlizgowego ni˝ powierzchnia nieteksturowana. Dzieje si´ tak dlatego, ˝e strefa styku powierzchni jest zredukowana do „szczytów“ wytworzonych przez kulowanie wg∏´bieƒ. o W niektórych przypadkach wg∏´bienia stajà si´ zbiorniczkami gromadzàcymi oleje smarownicze, co nie mo˝e nastàpiç, gdy powierzchnia jest g∏adka. o W niektórych przypadkach nieukierunkowany uk∏ad w∏ókien powierzchni jest bardziej po˝àdany ni˝ obrobiona jednokierunkowo / szlifowana powierzchnia. Okaza∏o si´ to korzystne w niektórych zastosowaniach przy uszczelnieniach. o W niektórych przypadkach stosowania form odlewniczych powierzchnia teksturowana daje mniejszy efekt pró˝niowy, dzi´ki czemu uzyskuje si´ po˝àdane w∏aÊciwoÊci antyadhezyjne. 36 Layout 26.07.2005 13:36 Uhr Seite 37 R O Z D Z I A ¸ D Z I E S I Ñ T Y Ârednice pneumatycznych przenoÊników rurowych mogà dochodziç do dziesi´ciu cali. Sà one zazwyczaj wykonane ze stali nierdzewnej lub stopów aluminium. U˝ywane sà one mi´dzy innymi do transportowania granulek tworzywa sztucznego w zak∏adach formierskich, przy sporzàdzaniu mieszanek i ich transportowaniu do wtryskarek. Transportowane kuleczki w kontakcie z wewn´trznà powierzchnià rur ulegajà uszkodzeniom. Pr´dkoÊç przemieszczania si´ kulek i tarcie powoduje ich nagrzewanie i straty produkcyjne. Stosujàc pewien rodzaj technologii Peentexsm, która wytwarza ukierunkowane rowki, MIC mo˝e wykonaç ukierunkowanà tekstur´ wewn´trznej powierzchni przewodów rurowych co w znaczàcym stopniu redukuje powstawanie Rys. 10-6 W przenoÊnikach rurowych zastosowano ukierunkowane kulowanie mia∏ów, py∏ów i innych utrudnieƒ, w rezultacie których dochodzi corocznie do milionowych strat Rodzaj obróbki (w gramach na 100 000 lub zanieczyszczeƒ w produkcji. Ukierunkowane lbrzetransportowanego mat.) kulowanie okaza∏o si´ byç znacznie Ukierunkowane kulowanie 1,629 korzystniejsze ni˝ inne formy wewn´trznej obróbki rur, jest bardziej ekonomiczne i mo˝e byç G∏adkie wykoƒczenie fabryczne 4,886 wykonane bezpoÊrednio u klienta. Rowkowanie spiralne 6,518 Ukierunkowane wykoƒczenie powierzchni daje Piaskowanie 7,145 dodatkowe korzyÊci przy utwardzaniu rur stalowych lub aluminiowych przed∏u˝ajàc Pokrywanie poliuretanem 7,215 ˝ywotnoÊç powierzchni. W tablicy podano wyniki Ârednio zniszczona rura 13,887 szeÊciu ró˝nych obróbek wewn´trznych w przewodach rurowych. Po˝àdane by∏o zmniejszenie iloÊci powstajàcego mia∏u na ka˝de 100 000 funtów przetransportowanego materia∏u. Ukierunkowane kulowanie spowodowa∏o zmniejszenie powstawania py∏ów do 1/3 w porównaniu z innymi sposobami wewn´trznej obróbki przewodów. IloÊç py∏ów INNE ZASTOSOWANIA Przyk∏ad zastosowania PNEUMATYCZNE PRZENOÂNIKI RUROWE Przyk∏ad zastosowania PRZEMYS¸ SPO˚YWCZY W przemyÊle mleczarskim przy wyrobie serów stwierdzono, ˝e wytworzenie wg∏´bieƒ na powierzchniach kadzi jest korzystniejsze od innych obróbek wykaƒczajàcych. Powierzchnia teksturowana dzi´ki kulowaniu cz´sto ma ni˝szy wspó∏czynnik tarcia Êlizgowego. Stanowi to Êrodek zabezpieczajàcy przed przyleganiem (np. sera do powierzchni kadzi). Wg∏´bienia dzia∏ajà jak pojemniczki dla t∏uszczu lub innych substancji pozwalajàcych wyrobom serowarskim ∏atwiej zeÊlizgnàç si´ z formy po kraw´dziach wg∏´bieƒ, wytworzonych w procesie kulowania. Badania dowiod∏y, ˝e wykoƒczenie powierzchni metodà kulowania Rys 10-7 Pojedyncza zaspokaja lub nawet przewy˝sza normy dotyczàce czystoÊci wn´ka formy do sera mikrobiologicznej urzàdzeƒ. Dzieje si´ tak dlatego, ˝e zaokràglone powierzchnie wg∏´bieƒ nie pozwalajà na zagnie˝d˝anie si´ i rozwój bakterii. Ostre odciski pozosta∏e po czyszczeniu strumieniowo – Êciernym lub piaskowaniu tworzy∏y powierzchni´ trudniejszà do zachowania czystoÊci i stwarza∏y warunki do gromadzenia si´ i rozwoju bakterii [10.2]. Dobry skutek osiàgany by∏ gdy stosowano kulki szklane lub Êrut ze stali nierdzewnej. Na rys. 10-7 przedstawiono pojedynczà wn´k´ formy do sera. W MIC z powodzeniem teksturowano formy do sera o ró˝nych kszta∏tach i rozmiarach. 37 Layout 26.07.2005 13:36 Uhr INNE ZASTOSOWANIA R O Z D Z I A ¸ Seite 38 D Z I E S I Ñ T Y KOROZJA WARSTWOWA Znaczna liczba eksploatowanych samolotów ma ju˝ ponad 20 lat. Stopieƒ bezpieczeƒstwa starszych samolotów zale˝y od ich stanu technicznego. W pewnym d∏ugo eksploatowanym Boeningu 737 nastàpi∏a dekompresja na wysokoÊci 7 300 m w wyniku oderwania si´ cz´Êci poszycia kad∏uba na d∏ugoÊci 6 m. Przyczynà awarii by∏a korozja i zm´czenie metalu [10.3]. MIC opracowa∏a technologi´ zwanà Search Peeningsm (kulowanie kontrolne), przy pomocy której mo˝na zlokalizowaç korozj´ powierzchniowà i korozj´ p∏ytko podpowierzchniowà. Odwarstwienie si´ powierzchniowej cienkiej warstwy materia∏u nast´puje w wyniku napr´˝eƒ w∏asnych wytworzonych podczas kulowania powierzchni. Oddzieleniu ulega cienka warstwa z korozjà mi´dzykrystalicznà, która w aluminium wyst´puje na granicy ziaren. Korozja odwarstwiajàca zachodzi równie˝ w przypadku powstania tzw. mostka galwanicznego w wyniku kontaktu niew∏aÊciwie dobranych materia∏ów. Na rys. 10-8 przedstawiono charakterystyczne wybrzuszenia (p´cherze) powsta∏e na powierzchni w wyniku korozji mi´dzykrystalicznej. Korozja taka mo˝e równie˝ wyst´powaç pod powierzchnià materia∏u. Ogniska korozji powsta∏e na powierzchni mo˝na usunàç metodà piaskowania lub innà metodà mechanicznà. Nast´pnie stosuje si´ kulowanie, aby zrekompensowaç straty wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej wynikajàce z usuni´cia cz´Êci metalu. Kulowanie mo˝e ujawniç ogniska korozji przypowiezchniowej wyst´pujàce w postaci p´cherzy na powierzchni kulowanej. Zlokalizowane ogniska korozji muszà byç usuni´te i proces kulowania kontrolnego nale˝y powtarzaç tak d∏ugo, a˝ p´cherze nie b´dà si´ pojawiaç. Rys. 10-8 Korozja odwarstwiajàca MIC morze przeprowadzaç Search Peeningsm u klienta w hangarach naprawczych. Wra˝liwe cz´Êci samolotu, które nie mogà byç kulowane, muszà zostaç os∏oni´te przed przystàpieniem do wykonywania operacji kulowania. USZCZELNIANIE POROWATOÂCI PorowatoÊç powierzchni stanowi powa˝ny problem w odlewnictwie i metalurgii proszków. NiejednorodnoÊç w konsystencji materia∏u w warstwach powierzchniowych mo˝na poprawiç stosujàc technologi´ kulowania. Podwy˝szajàc intensywnoÊç kulowania (energi´, z jakà Êrut uderza w kulowanà powierzchni´) mo˝na wykryç rozleg∏e podpowierzchniowe wady i rozwarstwienia materia∏u. LITARATURA: 10.1 Paulson; Effective Means for Reducing Formation of Fines and Streamers in Air Conveying Systems, Regional Technical Conference of the Society of Plastics Engineering; 1978, Flo-Tronics Division of Allied Industries; Houston, TX 10.2 Steiner, Maragos, Bradley; Cleanability of Stainless Steel Surfaces With Various Finishes; Dairy, Food, and Environmental Sanitation, April 2000 10.3 Eckersley; The Aging Aircraft Fleet, IMPACT; Metal Improvement Co. 38 26.07.2005 13:37 Uhr Seite 39 R O Z D Z I A ¸ J E D E N A S T Y Gdy g∏´bokoÊç umacnianych otworów jest wi´ksza od ich Êrednicy, otwory takie nie mogà byç kulowane w taki sposób jak kuluje si´ powierzchnie zewn´trzne. Nale˝y takà operacj´ wykonaç przy pomocy specjalnej lancy lub przy zastosowaniu deflektora, wprowadzonego do otworu. Opracowane warunki kulowania muszà byç ÊciÊle kontrolowane (rys. 11-1). Metoda ta znalaz∏a zastosowanie mi´dzy innymi przy kulowaniu bardzo ma∏ych otworów, o Êrednicy 2,4 mm, w tarczach silników odrzutowych. Metod´ t´ mo˝na stosowaç np. w: o o o o o o o otworach przepustowych, cylindrach hydraulicznych, dêwigarach helikopterów, ˝erdziach wiertniczych, ∏opatach Êmigie∏, otworach smarowniczych wa∏ów korbowych, kompresorach i wirnikach turbin. Posuwisto-zwrotny deflektor do kulowania Posuwisto-zwrotna i obracajàca si´ lanca Rys. 11-1 Lanca i deflektor do kulowania W MIC opracowano metod´ okreÊlania intensywnoÊci kulowania ma∏ych otworów. Na rys. 11-2 przedstawiono wyniki badaƒ tarczy wirnika silnika odrzutowego, podczas których porównano napr´˝enia w∏asne na powierzchni zewn´trznej (kulowanej dyszà konwencjonalnà) z napr´˝eniami na Kulowane konwencjonalnie powierzchni wewn´trznej Kulowane ma∏ego otworu, kulowanego deflektorem przy zastosowaniu deflektora. Uzyskane rozk∏ady napr´˝eƒ w∏asnych sugerujà, ˝e obie metody sà porównywalne, gdy w procesie kulowania u˝yto Êrutu o takiej samej granulacji i kulowano z takà samà intensywnoÊcià G∏´bokoÊç: cale – skala dolna; mm- skala górna [11.1]. Rys. 11-2 Krzywe napr´˝eƒ w∏asnych po kulowaniu konwencjonalnym i przy u˝yciu deflektora DODATKOWE MO˚LIWOÂCI DZIA¸ANIA I US¸UGI MIC POWIERZCHNIE WEWN¢TRZNE I POWIERZCHNIE OTWORÓW Napr´˝enia w∏asne Layout DWUKROTNE KULOWANIE Z RÓ˚NYMI INTENSYWNOÂCIAMI Dwukrotne kulowanie (Dura Peensm) jest stosowane do dalszego podwy˝szenia w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowych. JeÊli po pierwszej operacji kulowania uzyskuje si´ wzrost o 30 – 50% wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej to powtórne kulowanie mo˝e podnieÊç wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà o dalsze kilkanaÊcie procent. 39 Layout 26.07.2005 13:37 Uhr J E D E N A S T Y Dwukrotne kulowanie polega na tym, ˝e kulowana przy przyj´tych parametrach procesu cz´Êç zostaje poddana procesowi kulowania powtórnie z tym, ˝e stosowany Êrut i intensywnoÊç procesu sà znacznie zmniejszone. Zastosowanie napr´˝enia w∏asne DODATKOWE MO˚LIWOÂCI DZIA¸ANIA I US¸UGI MIC R O Z D Z I A ¸ Seite 40 G∏´bokoÊç: cale – skala dolna; mm- skala górna Kulowanie jednorazowe Kulowanie dwukrotne Rys. 11-3 Wyniki kulowania jednorazowego i dwukrotnego drobniejszego Êrutu powoduje usuni´cie (rozklepanie) ostrych nierównoÊci powsta∏ych podczas pierwszego kulowania. Efektem dwukrotnego procesu kulowania jest ni˝sza chropowatoÊç powierzchni i jej lepszy wyglàd i tekstura oraz dalsze podwy˝szenie wytrzyma∏oÊci poprzez wprowadzenie dodatkowych napr´˝eƒ Êciskajàcych. Na rys. 11-3 przedstawiono rozk∏ad napr´˝eƒ w kulowanych spr´˝ynach z drutu chromowo - krzemowego po pierwszym i po dodatkowym, drugim kulowaniu. Uzyskano wzrost napr´˝eƒ Êciskajàcych o ok. 207 MPa w strefie przypowierzchniowej, a wi´c najbardziej nara˝onej na powstawanie i rozwój p´kni´ç zm´czeniowych. Rys. 11-4 Wyglàd powierzchni po kulowaniu jednorazowym (obraz z mikroskopu skaningowego). Rys. 11-5 Wyglàd powierzchni po kulowaniu dwukrotnym, (obraz z mikroskopu skaningowego). Na rys. 11-4 i 11-5 przedstawiono wyglàd powierzchni przy powi´kszeniu 30 X po jednorazowym i dwukrotnym kulowaniu. C.A.S.E.sm(Chemically Assisted Surface Engineering) - IN˚YNIERIA POWIERZCHNI WSPOMAGANA CHEMICZNIE. C.A.S.E.sm to proces kulowania, po którym nast´puje wykaƒczanie izotropowe (równokierunkowe) powierzchni. Wyg∏adzanie izotropowe usuwa nierównoÊci, pozosta∏e po kulowaniu, technikà wyg∏adzania wibracyjnego przy zachowaniu napr´˝eƒ Êciskajàcych w obrabianej warstwie. Operacja ta jest przeprowadzana w odpowiednich roztworach chemicznych co skraca czas obróbki i powoduje, ˝e mo˝e byç ona stosowana przy produkcji wielkoseryjnej. C.A.S.E.sm zosta∏o opracowane dla powierzchni, które wymagajà zarówno doskona∏ej wytrzyma∏oÊci zm´czeniowej jak i wykoƒczenia powierzchni ze wzgl´du na obcià˝enia kontaktowe. C.A.S.E.sm okaza∏o si´ byç bardzo skuteczne przy podwy˝szaniu odpornoÊci na pitting i mikro – pitting kó∏ z´batych. Przy projektowaniu kó∏ z´batych zm´czenie pittingowe (zm´czeniowa wytrzyma∏oÊç stykowa) musi byç brane pod uwag´ jako jedno z kryteriów dopuszczalnych obcià˝eƒ. W ko∏ach z´batych kulowaniu podlega zarówno powierzchnia boczna jak i stopa z´ba. Poniewa˝ zniszczenia pittingowe wyst´pujà tylko na powierzchni bocznej z´ba, to g∏ównie te powierzchnie podlegajà procesowi C.A.S.E.sm . Poprawa g∏adkoÊci powierzchni pozwala na roz∏o˝enie obcià˝eƒ kontaktowych na wi´kszy obszar powierzchni zmniejszajàc napr´˝enia stykowe, a tym samym podwy˝szajàc zm´czeniowà wytrzyma∏oÊç stykowà. Urzàdzenia transmisyjne u˝ywane w przemyÊle lotniczym, kosmicznym, samochodowym i budownictwie drogowym nadajà si´ szczególnie do obróbki systemem C.A.S.E.sm . Przewidziane sà one do wieloletniego dzia∏ania przy du˝ych obcià˝eniach zginajàcych stóp z´bów i du˝ych 40 Layout 26.07.2005 13:37 Uhr Seite 41 R O Z D Z I A ¸ obcià˝eniach stykowych powierzchni bocznych z´bów. Metoda C.A.S.E.sm znalaz∏a zastosowanie w powy˝szych ga∏´ziach przemys∏u. Na rys. 11-6 przedstawiono typowy wyglàd powierzchni po obróbce C.A.S.E.sm w powi´kszeniu 30 X. [11.3]. Powierzchnia po samym kulowaniu by∏aby podobna do przedstawionej na rys. 11-4. Po obróbce C.A.S.E.sm pozostaje cz´Êç wg∏´bieƒ wytworzonych podczas kulowania i s∏u˝à one jako mikroskopijne zbiorniczki na oleje smarownicze. W procesach obróbki g∏adkoÊciowej realnym staje si´ uzyskanie wykoƒczenia powierzchni z´bów kó∏ naw´glanych o chropowatoÊci Ra = 0,254 µm. Na rys. 11-7 przedstawiono typowy wykres chropowatoÊci powierzchni po kulowaniu oraz po obróbce izotropowej C.A.S.E.sm. WysokoÊç nierównoÊci osiàga wartoÊç ~ 2,9 µm po kulowaniu, a po C.A.S.E.sm polepsza si´ do wartoÊci ~ 0,6 µm. Nale˝y dà˝yç, aby Rsk osiàga∏o wartoÊç znacznie poni˝ej –1, która jest minimalnà wartoÊcià po˝àdanà. WysokoÊç wg∏´bieƒ = 2.946 mikrona Linia Êrednia WysokoÊç wg∏´bieƒ = 566 mikrona Linia Êrednia Rys. 11-7 NierównoÊci na powierzchni po kulowaniu i po obróbce C.A.S.E.sm KULOWANIE U KLIENTA Du˝e urzàdzenia zainstalowane na sta∏e lub takie, których rozmiary przekraczajà mo˝liwoÊci transportowe, mogà byç kulowane przez wykwalifikowane za∏ogi MIC przy u˝yciu sprz´tu przenoÊnego. Standard us∏ug jest taki sam jak w zak∏adach stacjonarnych MIC; kontrola intensywnoÊci, w∏aÊciwe pokrycie, granulacja Êrutu – odpowiadajà normom jakoÊci us∏ugi jak opisano w Rozdziale 12. Poni˝ej podano przyk∏ady wykonania operacji kulowania u klientów: o o o o o konstrukcje spawane: zbiorniki ciÊnieniowe, maszyny drogowe, kad∏uby statków, zbiorniki na chemikalia, mosty); przeglàdy naprawcze samolotów i usuwanie korozji (przekroje skrzyde∏, podwozia, inne cz´Êci nara˝one na obcià˝enia dynamiczne); wyposa˝enie elektrowni (wymienniki ciep∏a, kad∏uby turbin, wirniki, du˝e wentylatory; przewody rurowe do transportowania granulatu tworzyw sztucznych w celu wykonania kulowania ukierunkowujàcego wewn´trznà powierzchni´ tych rur; kulowanie urzàdzeƒ w hutach, papierniach, kopalniach itp. KULOWANIE POD NAPR¢˚ENIEM WST¢PNYM Kulowanie pod napr´˝eniem wst´pnym daje mo˝liwoÊç wytworzenia dodatkowych napr´˝eƒ w∏asnych Êciskajàcych, a tym samym podwy˝szenia odpornoÊci na powstawanie p´kni´ç zm´czeniowych. Podczas gdy podwójne kulowanie wprowadza dodatkowe napr´˝enia Êciskajàce w zewn´trznà pow∏ok´ warstwy wierzchniej, to kulowanie pod napr´˝eniem wst´pnym wytwarza napr´˝enia Êciskajàce o wi´kszej wartoÊci w ca∏ej umocnionej warstwie. W celu przeprowadzenia kulowania pod napr´˝eniem wst´pnym obrabiana czeÊç musi byç obcià˝ona si∏ami zewn´trznymi w tym samym kierunku jak podczas rzeczywistego jej dzia∏ania. Spr´˝yny dzia∏ajàce na rozciàganie muszà byç rozciàgni´te, spr´˝yny dzia∏ajàce na Êciskanie muszà byç ÊciÊni´te, wa∏y nap´dowe muszà byç w stanie obcià˝enia skr´cajàcego. Dzi´ki temu zostanà wytworzone maksymalne napr´˝enia (w∏asne) Êciskajàce przeciwdzia∏ajàce (przy∏o˝onym) napr´˝eniom rozciàgajàcym wytworzonym wskutek obcià˝eƒ cyklicznych. Mechanizm powstawania dodatkowych napr´˝eƒ Êciskajàcych polega na tym, ˝e wst´pnie obcià˝ona si∏ami zewn´trznymi (w granicach plastycznoÊci) warstwa materia∏u poddana zostaje dzia∏aniu strugi Êrutu. Uderzenia Êrutu powodujà odkszta∏cenie plastyczne warstwy wierzchniej b´dàcej pod wp∏ywem napr´˝eƒ rozciàgajàcych od obcià˝eƒ zewn´trznych. W wyniku tego dodatkowego odkszta∏cenia od si∏ zewn´trznych powstajà napr´˝enia w∏asne Êciskajàce o wi´kszej DODATKOWE MO˚LIWOÂCI DZIA¸ANIA I US¸UGI MIC Rys. 11-6Wyglàd powierzchni po obróbce C.A.S.E.sm (obraz z mikroskopu skaningowego). J E D E N A S T Y 41 26.07.2005 13:37 Uhr DODATKOWE MO˚LIWOÂCI DZIA¸ANIA I US¸UGI MIC R O Z D Z I A ¸ 42 Seite 42 J E D E N A S T Y wartoÊci w chwili gdy powierzchnia usi∏uje powróciç do pierwotnego stanu (po usuni´ciu obcià˝enia zewn´trznego). Na rys. 11-8 przedstawiono rozk∏ady napr´˝eƒ w∏asnych w stali 50CrV4, kulowanej w stanie swobodnym i kulowanej pod napr´˝eniami o ró˝nych wartoÊciach. Z wykresu wynika, ˝e wartoÊç uzyskanych napr´˝eƒ Êciskajàcych zale˝y od wielkoÊci przy∏o˝onego obcià˝enia zewn´trznego. Uzyskanie wy˝szych napr´˝eƒ w∏asnych Êciskajàcych w tak przeprowadzonej operacji obarczone jest dodatkowymi kosztami, zwiàzanymi z koniecznoÊcià u˝ycia specjalnego oprzyrzàdowania, które umo˝liwia przy∏o˝enie obcià˝enia zewn´trznego do cz´Êci kulowanej. Bez wst´pnego napr´˝ania Napr´˝enia w∏asne Layout Napr´˝one wst´pnie do wartoÊci 95 MPa Napr´˝one wst´pnie do wartoÊci 185 MPa G∏´bokoÊç: cale – skala dolna; mm- skala górna Rys. 11-8 Napr´˝enia w∏asne wywo∏ane kulowaniem pod napr´˝eniami o ró˝nych wartoÊciach. PEENSTRESSsm- MODELOWANIE NAPR¢˚E¡ W¸ASNYCH Rozwa˝ajàc mo˝liwoÊci zastosowania procesu kulowania MIC bierze pod uwag´ wiele czynników. Jednym z najistotniejszych jest umiej´tnoÊç przewidzenia rozk∏adu Êciskajàcych napr´˝eƒ w∏asnych po kulowaniu. Nast´pujàce czynniki majà wp∏yw na rozk∏ad napr´˝eƒ w∏asnych: o o o o materia∏, obróbka cieplna i twardoÊç, geometria cz´Êci, Êrut (granulacja, materia∏, twardoÊç i intensywnoÊç), kulowanie jednorazowe, kulowanie podwójne, kulowanie w napr´˝eniu. W oparciu o 50-letnie doÊwiadczenie w doborze parametrów kulowania MIC opracowa∏ komputerowy program Peenstresssm , s∏u˝àcy do optymalizacji wyników procesu kulowania. W bibliotece programu Peenstresssm zawarta jest obszerna baza danych dotyczàcych materia∏ów i warunków obróbki cieplnej. Znajàc rodzaj materia∏u i warunki jego obróbki cieplnej u˝ytkownik musi wytypowaç parametry kulowania, na które sk∏adajà si´: o o o granulacja Êrutu, materia∏, z którego Êrut jest wykonany i jego twardoÊç, intensywnoÊç kulowania. Jak przedstawiono na rys. 11-9, program Peenstresssm wykreÊla krzywà opartà na wprowadzonych przez u˝ytkownika danych. Zmieniajàc parametry kulowania u˝ytkownik mo˝e uzyskaç taki wynik kulowania (rozk∏ad napr´˝eƒ w∏asnych) jaki jest po˝àdany. Peenstresssm posiada baz´ danych z wynikami pomiarów napr´˝eƒ w∏asnych metodami rentgenowskimi, które mogà pos∏u˝yç do weryfikacji uzyskanych teoretycznych krzywych. Program Peenstresssm jest bardzo przydatny Rys. 11-9 Typowy rozk∏ad napr´˝eƒ w przypadku opracowania parametrów procesu kulowania sm w∏asnych po modelowaniu Peenstress cienkich przekroi, poniewa˝ umo˝liwia okreÊlenie wielkoÊci i g∏´bokoÊci zalegania napr´˝eƒ Êciskajàcych, a tym samym zabezpiecza przed stosowaniem takich parametrów kulowania, przy których mog∏aby wystàpiç trwa∏a deformacja kulowanych elementów. 26.07.2005 13:37 Uhr Seite 43 R O Z D Z I A ¸ J E D E N A S T Y Kulowanie laserowe wykorzystuje fale uderzeniowe do wywo∏ania napr´˝eƒ Êciskajàcych w∏asnych. G∏ównà korzyÊcià stosowania tego procesu jest uzyskanie grubszej warstwy z napr´˝eniami Êciskajàcymi. Otrzymano warstw´ umocnionà o gruboÊci 1,0 mm na stalach naw´glanych i o gruboÊci 2,54 mm na stopach aluminium. Metodami konwencjonalnymi mo˝na uzyskaç warstwy umocnione o gruboÊci, stanowiàcej do 35% gruboÊci warstw uzyskanych w procesach kulowania laserowego. Innà korzyÊcià wynikajàcà z kulowania laserowego jest to, ˝e technologia ta wprowadza do obrabianego materia∏u zdecydowanie mniejszà iloÊç ciep∏a ni˝ tradycyjna obróbka Êrutem materia∏ów takich jak super stopy tytanu, inkonel, itp. [11.5]. Próbki kulowane laserowo Próbki kulowane dynamicznie Próbki niekulowane Liczba cykli do zniszczenia Rys. 11-10 Kulowanie laserowe próbki z ze stopu Al 6061-T6. Metal Improvement Company zawar∏o umow´ kooperacyjnà (CRADA) w dziedzinie badaƒ i rozwoju tej technologii z Lawrence Livermore National Laboratory. W procesie u˝ywany jest laser o wysokiej wydajnoÊci i powtarzalnoÊci w po∏àczeniu z 5-osiowym robotem manipulatorem. Pozwala to na obróbk´ komponentów o ró˝norodnych kszta∏tach. Na rys. 11-10 przedstawiono korzyÊci wynikajàce z uzyskania szczególnie grubej warstwy z napr´˝eniami w∏asnymi Êciskajàcymi. Krzywe obrazujà rezultaty prób zm´czeniowych przeprowadzonych na próbkach wykonanych z aluminium 6061-T6. Próby przeprowadzano na próbkach niekulowanych, próbkach kulowanych mechanicznie i próbkach kulowanych laserowo [11.6]. ZAWORY P¸YTKOWE - WYTWARZANIE Metal Improvement Company produkuje zawory p∏ytkowe, stosowane w kompresorach, silnikach spalinowych i pompach. Zawory p∏ytkowe sà to cienkie p∏ytki o precyzyjnie wyci´tych kszta∏tach, pracujàce w bardzo trudnych Êrodowiskach. W cyklu produkcyjnym muszà byç zachowane warunki pozwalajàce na otrzymanie wyrobu o p∏askoÊci w wàskim zakresie tolerancji oraz zapewniajàce odpornoÊç na zm´czenie gi´tne i wysokie obcià˝enie kontaktowe. MIC stosuje obróbki wykaƒczajàce StressLitesm, które zapewniajà specyficzne wykoƒczenie powierzchni i mogà sprostaç wymaganiom dotyczàcym zaokràglania brzegów w celu zapewnienia wysokiej trwa∏oÊci wyrobu. W szczególnie trudnych warunkach pracy obróbki Stress-Litesm mogà byç ∏àczone z kulowaniem. Poni˝ej podano wyniki dzia∏ania zaworów p∏ytkowych po obróbce Stress-Litesm po∏àczonej z kulowaniem i bez kulowania [11.7]: o stan po wyt∏oczeniu - 47 000 cykli o po obróbce Stress-Litesm - 62 000 cykli o po obróbce Stress-Litesm i kulowaniu - 194 000 cykli. DODATKOWE MO˚LIWOÂCI DZIA¸ANIA I US¸UGI MIC LASERSHOTsm KULOWANIE LASEROWE Napr´˝enia Layout Rys. 11-11 Przyk∏ady kszta∏tów zaworów p∏ytkowych. Na rys. 11-11 przedstawiono niektóre spoÊród wielu z∏o˝onych kszta∏tów zaworów p∏ytkowych, które mogà byç wyprodukowane w MIC. 43 Layout 26.07.2005 13:37 Uhr DODATKOWE MO˚LIWOÂCI DZIA¸ANIA I US¸UGI MIC R O Z D Z I A ¸ 44 Seite 44 J E D E N A S T Y REPRINTY I PUBLIKACJE TECHNICZNE Metal Improvement Company dysponuje du˝ym zbiorem publikacji technicznych b´dàcych êród∏em informacji na temat zm´czenia metali, korozji i kulowania. Reprinty, które mo˝na otrzymaç sà wymienione na koƒcu niniejszej publikacji. W sprawie dalszych informacji na temat kulowania prosimy kontaktowaç si´ z najbli˝szym oddzia∏em MIC lub odwiedziç naszà stron´ internetowà www.metalimprovement.com. OBRÓBKA CIEPLNA Metal Improvement Company posiada sieç zak∏adów zajmujàcych si´ obróbka cieplnà. Zak∏ady te sà wymienione na tylnej ok∏adce niniejszej broszury. Aby zapewniç wysoki poziom us∏ug i sprostaç ˝yczeniom klientów MIC mo˝e dostosowaç swojà technologi´ do specjalnych wymagaƒ odnoÊnie obróbki cieplnej i kulowania. LITERATURA: 11.1 Happ; Shot Peening Bolt Holes in Aircraft Engine Hardware; 2nd International Conference on Shot Peening; Chicago, IL May 1984 11.2 Lanke, Hornbach, Breuer; Optimization of Spring Performance Through Understanding and Application of Residual Stress; Wisconsin Coil Spring Inc., Lambda Research, Inc., Metal Improvement Co. Inc.; 1999 Spring Manufacturer’s Institute Technical Symposium; Chicago, IL May 1999 11.3 Metallurgical Associates, Inc; Waukesha, WI 1999 11.4 Muhr; Influence of Compressive Stress on Springs Made of Steel Under Cyclic Loads; Steel and Iron, December 1968 11.5 Prevey, Hombach, and Mason; Thermal Residual Stress Relaxation and Distortion in Surface Enhanced Gas Turbine Engine Components, Proceedings of ASM/TMS Materials Week, September 1997, Indianapolis, IN 11.6 Thakkar; Tower Automotive fatigue study 1999 11.7 Ferrelli, Eckersley; Using Shot Peening to Multiply the Life of Compressor Components; 1992 International Compressor Engineering Conference, Purdue University Layout 26.07.2005 13:37 Uhr Seite 45 R O Z D Z I A ¸ D W U N A S T Y Kontrolowany proces kulowania tym si´ ró˝ni od innych metod produkcyjnych, ˝e nie istniejà metody nieniszczàce pozwalajàce sprawdziç, czy proces ten zosta∏ przeprowadzony zgodnie z za∏o˝onà (i sprawdzonà) specyfikacjà. Takie techniki jak np. pomiar napr´˝eƒ w∏asnych metodà rentgenowskà wymagajà zniszczenia jednego elementu w celu dokonania pe∏nej analizy rozk∏adu napr´˝eƒ w∏asnych Êciskajàcych. W celu dobrania w∏aÊciwych parametrów kulowania dla ca∏ej partii obrabianych cz´Êci nale˝y ustaliç nast´pujàce czynniki: o o o o Êrut (rodzaj i granulacja) intensywnoÊç kulowaia stopieƒ pokrycia urzàdzenie do kulowania Obecnie MIC mo˝e sprostaç najwy˝szym wymaganiom dotyczàcym jakoÊci produktów w przemyÊle lotniczym i motoryzacyjnym. MIC posiada lub ubiega si´ o certyfikaty jakoÊci ISO 9002 i QS 9000. KONTOLA MEDIUM (ÂRUTU) Na rys. 12-1 przedstawiono dopuszczalne i niedopuszczalne kszta∏ty Êrutu do kulowania. Ârut u˝ywany do Kszta∏ty dopuszczalne kulowania musi mieç kszta∏t kulisty. JeÊli w czasie procesu nast´pujà Kszta∏ty niedopuszczalne p´kni´cia Êrutu to uszkodzony Êrut musi byç usuni´ty Rys. 12-1 Dopuszczalne z obiegu w celu i niedopuszczalne kszta∏ty Êrutu zabezpieczenia obrabianej powierzchni przed uszkodzeniami przez ostre kraw´dzie p´kni´tych Êrucin. Rys. 12-2A przedstawia wyglàd powierzchni kulowanej (powi´kszenie 100 X) z widocznymi uszkodzeniami powierzchni przez p´kni´te Êruciny. Na rys. 12-2B widoczna jest powierzchnia kulowana (powi´kszenie 100 X) Êrutem o dopuszczalnym kszta∏cie. Ârut dobrany do danego procesu kulowania musi mieç równomiernà, w przyj´tym przedziale tolerancji, graulacj´. Energia kinetyczna Êrutu jest funkcjà jego masy i pr´dkoÊci. Ârut o wi´kszej granulacji ma wi´kszà mas´ i energi´ uderzenia. JeÊli do kulowania u˝yte b´dà pomieszane partie Êrut o ró˝nej granulacji, wi´kszy Êrut b´dzie wytwarza∏ grubszà warstw´ z napr´˝eniami Êciskajàcymi. Wytworzona warstwa z napr´˝eniami Êciskajàcymi b´dzie nierównomierna co w rezultacie wp∏ynie na niespójne wyniki badaƒ zm´czeniowych. Na rys. 12-3A widoczny jest Êrutu o odpowiedniej granulacji i w∏aÊciwej charakterystyce kszta∏tu. Na rys. 12-3B widaç Êrutu o niew∏aÊciwej jakoÊci. Rys. 12-2A Uszkodzenia spowodowane p´kni´tymi Êrucinami Rys. 12-2B Wyglàd powierzchni Rys. 12-3A Ârut o wysokiej jakoÊci STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA KONTROLOWANIE PROCESU Rys. 12-3B Ârut o z∏ej jakoÊci 45 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA R O Z D Z I A ¸ 46 Seite 46 D W U N A S T Y W celu usuni´cia Êrutu niew∏aÊciwego (o zbyt ma∏ej i zbyt du˝ej Êrednicy) MIC stosuje system przesiewowy. System jest oparty na zró˝nicowanej pr´dkoÊci toczenia si´ Êrutu po powierzchniach obracajàcych si´ mis. Dzia∏anie separatora przedstawione jest na rys. 12-4. Ârut zostaje doprowadzony przewodem i wysypuje si´ na sto˝ek w górnej cz´Êci uk∏adu, a stacza si´ na wewn´trznà mis´. Ârut okràg∏y uzyskuje pr´dkoÊç dostatecznie du˝à, aby przedostaç si´ do zewn´trznej misy. Zebrany tu Êrut mo˝e byç ponownie u˝yty. Ârut po∏amany i wykruszenia Êrutu majà mniejszà pr´dkoÊç toczenia i pozostajà w misie wewn´trznej, z której sà usuwane. KONTROLA INTENSYWNOÂCI IntensywnoÊç kulowania jest miarà energii strumienia Êrutu. IntensywnoÊç jest jednym z podstawowych Êrodków, którego Rys. 12-4 Spiralny separator do kontrola zapewnia powtarzalnoÊci procesu. Energia strumienia klasyfikacji Êrutu Êrutu jest bezpoÊrednio zwiàzana z napr´˝eniami wytworzonymi w kulowanej cz´Êci. IntensywnoÊç mo˝e byç podwy˝szona przez stosowanie Êrutu o wi´kszej granulacji i/lub przez zwi´kszenie pr´dkoÊci strumienia Êrutu. Inne zmienne, które nale˝y braç pod uwag´ przy kulowaniu, to kàt uderzenia Êrutu i media do kulowania. IntensywnoÊç jest mierzona przy u˝yciu p∏ytek Almena. P∏ytka Almena to p∏ytka wykonana ze spr´˝ynowej stali SAE1070, obrobionej cieplnie na twardoÊç 44-50 HRC, którà mocuje si´ w specjalnym uchwycie i kuluje tylko z jednej strony. Wywo∏ane kulowaniem napr´˝enia w∏asne Êciskajàce powodujà wygi´cie si´ p∏ytki w ∏uk, wypuk∏y w kierunku strony kulowanej (rys. 12-5). WysokoÊç ∏uku p∏ytki Almena jest funkcjà energii strumienia Êrutu i stanowi liczbowà miar´ intensywnoÊci. Istniejà trzy rodzaje p∏ytek Almena stosowane w zale˝noÊci od przyj´tych parametrów kulowania: o o o p∏ytki „N“- gruboÊç 0,79 mm, p∏ytki „A“- gruboÊç 1,29 mm, p∏ytki „C“- gruboÊç 2,39 mm. Przy kulowaniu z wi´kszà intensywnoÊcià stosuje si´ p∏ytki grubsze. Pomiar wysokoÊci ugi´cia przyrzàdem Almena. Oznaczenie intensywnoÊci GruboÊci p∏ytek Almena Almena to pomierzona wysokoÊç ugi´cia mierzona przyrzàdem Almena) i symbol oznaczajàcy rodzaj p∏ytki, np. wysokoÊç ugi´cia 0,30 mm uzyskanà na WysokoÊç ∏uku p∏ytce „A“ oznaczamy 0,30A. Praktyczny zakres p∏ytki Almena typu „A“ wynosi P∏ytka po kulowaniu. Napr´˝enia 0,10 –0,61 mm ale p∏ytk´ o w∏asne wywo∏ujà ugi´cie wi´kszej gruboÊci powinno si´ zastosowaç gdy Rys. 12-5 P∏ytki Almena i przyrzàd Almena do pomiaru wysokoÊç ugi´cia osiàga wysokoÊci ugi´cia wartoÊç 0,51 mm. WartoÊç intensywnoÊci osiàgni´ta na p∏ytce typu „N“ stanowi ok. 1/3 wartoÊci na p∏ytce „A“, a intensywnoÊç osiàgni´ta na p∏ytce „C“ jest oko∏o trzy razy wi´ksza od wartoÊci z p∏ytki A (N~ 1/3A, C ~ 3A). 26.07.2005 13:38 Uhr Seite 47 R O Z D Z I A ¸ Nasycenie kulowanej powierzchni. WysokoÊç ugi´cia nie jest miarà intensywnoÊci, póki nie zostanie uzyskane odpowiednie nasycenie powierzchni. W celu okreÊlenia nasycenia powierzchni p∏ytki Almena nale˝y uzyskaç krzywà intensywnoÊci. W tym celu kuluje si´ seri´ p∏ytek Almena przy zachowaniu ustalonych, jednakowych parametrów, ale w innych cyklach czasowych. Pozwala to na narysowanie krzywej nasycenia podobnej do przedstawionej na rys. 12-7. Nasycenie jest okreÊlane jako najwczeÊniejszy punkt na krzywej, gdzie w wyniku podwojenia czasu ekspozycji uzyskuje si´ wzrost wartoÊci ugi´cia nie wy˝szy ni˝ 10%. Rys. 12-6 Blok Almena z p∏ytkà, umieszczone na cz´Êci przeznaczonej do kulowania. Wzrost poni˝ej 10% Punkt nasycenia Czas ekspozycji Rys. 12-7 Krzywa nasycenia Nale˝y jasno stwierdziç, ˝e nasycenie p∏ytki Almena i stopieƒ pokrycia elementu to nie to samo i ˝e nie muszà byç one osiàgni´te na kulowanej cz´Êci w tym samym czasie. Nasycenie jest miarà energii strumienia Êrutu. Stopieƒ pokrycia jest to stosunek powierzchni z wg∏´bieniami do ca∏ej powierzchni kulowanej i podawany jest w procentach. Stopieƒ pokrycia sprawdzany jest specjalnymi metodami kontroli stopnia pokrycia. Nasycenie jest okreÊlane na p∏ytce Almena o twardoÊci 44-50HRC. Je˝eli obrabiana cz´Êç jest wykonana z materia∏u o ni˝szej twardoÊci ni˝ p∏ytka Almena, pokrycie b´dzie uzyskane w krótszym czasie. W sytuacji odwrotnej, gdy obrabiana cz´Êç jest wykonana z materia∏u twardszego ni˝ p∏ytka Almena, b´dzie konieczny d∏u˝szy czas dzia∏ania strumieniem Êrutu, poniewa˝ wg∏´bienia powstajàce na twardszej powierzchni b´dà mniejsze. Krzywa saturacji ustala aktualnà intensywnoÊç dla konkretnych parametrów procesu, mierzonà w pewnych punktach na kulowanej cz´Êci, tak jak to przedstawiono na rys. 12-7. Aby ustaliç i utrzymaç w∏aÊciwy przebieg i rzetelnoÊç procesu, kulowanie musi byç przeprowadzone w sterowanych urzàdzeniach gdzie p∏ytka (lub p∏ytki) Almena i cz´Êci b´dà obrabiane w takich samych warunkach jak uprzednio ustalone. STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA P∏ytki Almena sà mocowane do specjalnych uchwytów, które z kolei umieszczane sà w wytypowanych rejonach cz´Êci kulowanych (rys. 12-6). Rejony mocowania uchwytów z p∏ytkami powinny obejmowaç miejsca istotne zarówno pod wzgl´dem w∏aÊciwoÊci wytrzyma∏oÊciowych obrabianej cz´Êci jak i uzyskania w∏aÊciwego stopnia pokrycia. Pomierzona na p∏ytkach Almena intensywnoÊç jest dokumentowana przed rozpocz´ciem kulowania serii wyrobów. Pozwala to stwierdziç, czy maszyna do kulowania jest nastawiona i dzia∏a zgodnie z za∏o˝onymi parametrami procesu. Instrukcja kontroli procesu kulowania powinna okreÊlaç cz´stotliwoÊç kontroli intensywnoÊci w jednostkach czasu lub iloÊci kulowanych cz´Êci, aby zapewniç ca∏ej partii kulowanych detali takie same warunki procesu. D W U N A S T Y WysokoÊç ∏uku Layout 47 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA R O Z D Z I A ¸ Seite 48 D W U N A S T Y KONTROLA STOPNIA POKRYCIA Ca∏kowite pokrycie powierzchni kulowanej cz´Êci jest bardzo wa˝ne i decyduje o w∏aÊciwoÊciach wytrzyma∏oÊciowych umacnianej cz´Êci. Stopieƒ pokrycia jest okreÊlany jako miara (w procentach) jednolitego i ca∏kowitego pokrycia wg∏´bieniami pierwotnej powierzchni obrabianej cz´Êci. Pokrycie nie powinno byç nigdy mniejsze ni˝ 100% poniewa˝ p´kni´cia zm´czeniowe i wynikajàce z korozji napr´˝eniowej mogà rozwinàç si´ w obszarze niekulowanym, w którym nie wytworzono napr´˝eƒ Êciskajàcych. Na rys. 12-8A przedstawiono powierzchni´ ca∏kowicie pokrytà odciskami Êrutu, a na rys. 12-8B powierzchni´ nie w pe∏ni pokulowanà. JeÊli w przyj´tych warunkach kulowania ustalono, ˝e pokrycie ma byç wi´ksze ni˝ 100%, np. 150%, 200%, to czas kulowania wg krzywej intensywnoÊci ustalonej dla 100% musi byç podwy˝szony o ten wspó∏czynnik (dla 200% czas ekspozycji musi byç dwukrotnie d∏u˝szy) Rys. 12-8A Widok powierzchni pokulowanej ca∏kowicie Rys. 12-8B Widok powierzchni nie w pe∏ni pokulowanej Peenscan® - metoda kontroli pokrycia. OkreÊlenie stopnia pokrycia mo˝e byç bardzo ∏atwe gdy kulowane sà materia∏y o niskiej twardoÊci i wg∏´bienia po kulowaniu sà dobrze widoczne. W takich warunkach u˝ycie szk∏a powi´kszajàcego 10 X jest zupe∏nie wystarczajàce. Jednak˝e w wielu przypadkach ustalenie stopnia pokrycia jest znacznie trudniejsze. Wewn´trzne powierzchnie otworów, niewielkie promienie przejÊç, bardzo twarde materia∏y i du˝e obszary powierzchni stwarzajà dodatkowe trudnoÊci w ustaleniu stopnia pokrycia. Metal Improvement Company opracowa∏o metod´ PEENSCAN®, w której u˝ywa si´ penetrujàcego p∏ynu fluorescencyjnego DYESCAN® w celu okreÊlenia stopnia pokrycia. PEENSCAN® jest odpowiedni do kontroli równomiernoÊci stopnia pokrycia w utrudnionych warunkach kontroli. Jasnozielona farba nie jest widoczna w normalnym Êwietle. Pokryta nià cz´Êç musi byç kontrolowana w czarnym Êwietle UV. Przed kulowaniem sprawdza si´ równomiernoÊç pokrycia farbà obszaru przeznaczonego do kulowania. P∏yn DYESCAN® mo˝e byç nak∏adany poprzez zanurzanie, malowanie p´dzlem czy napylanie na powierzchni´ badanej cz´Êci przed kulowaniem. Uderzenia Êrutu usuwajà fluorescencyjnà, elastycznà warstw´ w stopniu proporcjonalnym do rzeczywistego stopnia pokrycia. Gdy cz´Êç jest ponownie kontrolowana w Êwietle UV, nierównomierne pokrycie po kulowaniu jest doskonale widoczne. Parametry kulowania muszà byç wówczas zmienione tak, aby kontrola PEENSCAN® potwierdzi∏a ca∏kowite pokrycie obrabianej powierzchni. Rys. 12-9A Pokrycie metodà PEENSCAN® przed kulowaniem Rys. 12-9B Cz´Êciowe usuni´cie pokrycia PEENSCAN®, Êwiadczàce o niepe∏nym pokryciu Rys. 12-9C Pokrycie PEENSCAN® usuni´te ca∏kowicie – powierzchnia w pe∏ni pokryta Na rys. 12-9A, 12-9B i 12-9C przedstawiono zasad´ procesu PEENSCAN®. Przedstawione figury to komputerowa symulacja ∏opat turbiny gdzie kolor zielony reprezentuje widocznà w Êwietle UV blado - zielonà farb´. W miar´ usuwania farby pod wp∏ywem uderzeƒ Êrutu ods∏aniany jest materia∏ ∏opaty, a˝ do chwili gdy ca∏oÊç jest ju˝ koloru niebieskiego tzn. pokrycie po kulowaniu jest 100 %. 48 Proces kontroli PEENSCAN® jest bardziej wiarygodny ni˝ kontrola przy u˝yciu szk∏a powi´kszajàcego 10 X. Layout 26.07.2005 13:38 Uhr Seite 49 R O Z D Z I A ¸ D W U N A S T Y OÊrodki MIC na ca∏ym Êwiecie wyposa˝one sà w podobne typy automatycznych urzàdzeƒ do kulowania. Tak wyposa˝ona sieç placówek pozwala na wydajne, ekonomiczne wykonanie obróbki w miejscu najbardziej korzystnym dla klienta, a tak˝e na powtórzenie procesu z zachowaniem za∏o˝onych parametrów w dowolnym miejscu na Êwiecie. MIC oferuje tak˝e kulowanie monitorowane komputerowo (CMSP). Kulowanie monitorowane komputerowo jest stosowane w przypadku cz´Êci, które wymagajà nie tylko standardowego Êwiadectwa kulowania lecz tak˝e dokumentu przeprowadzenia operacji kulowania zgodnie z normami AMS-S-13165, MIL-S-13165, AMS 2430 itp. Cz´Êci, które z za∏o˝enia muszà mieç wysokà wytrzyma∏oÊç zm´czeniowà, muszà podlegaç procesowi komputerowo kontrolowanego kulowania zgodnie z normà AMS 2432. MIC opracowa∏ urzàdzenia do monitorowania komputerowego, które mogà monitorowaç, sprawdzaç i dokumentowaç nast´pujàce parametry procesu kulowania: o o o o o ciÊnienie powietrza i iloÊç Êrutu, przep∏ywajàcego przez ka˝dà dysz´, pr´dkoÊç ko∏a wirnika i iloÊç Êrutu podawanego na ka˝dy wirnik, obroty i/ lub pr´dkoÊç przemieszczania si´ cz´Êci kulowanych, przesuw dyszy, ca∏kowity czas obróbki Parametry te sà stale monitorowane i porównywane z dopuszczalnà tolerancjà zapisanà w programie komputera. W przypadku niedopuszczalnych odst´pstw w procesie kulowania nast´puje natychmiastowe wy∏àczenie maszyny i zostaje zasygnalizowany rodzaj i zakres odst´pstwa. Maszyna nie b´dzie mog∏a byç uruchomiona jeÊli nie zostanà usuni´te nieprawid∏owoÊci. Rys.12-10A Sterowana komputerowo maszyna z lancà do kulowania otworów Po zakoƒczeniu operacji kontrolowanego kulowania mo˝e byç sporzàdzony wydruk z przebiegu procesu. Wszelkie przerwy w przebiegu procesu sà na nim udokumentowane. Przebieg procesu jest zachowany w archiwach jakoÊci w MIC i mo˝e byç udost´pniony do wglàdu. Na rys. 12-10A przedstawiona jest maszyna do procesu komputerowo kontrolowanego kulowania, stosowana do kulowania wewn´trznych otworów Rys. 12-10B Sterowana komputerowo cz´Êci dla przemys∏u lotniczego. Na rys. 12-10B wielodyszowa maszyna do kulowania widoczna jest maszyna wielodyszowa do procesu komputerowo kontrolowanego kulowania. Na obu zdj´ciach widaç procesory komputera. STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA AUTOMATYCZNE URZÑDZENIA DO KULOWANIA. 49 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr STEROWANIE I KONTROLA PROCESU KULOWANIA R O Z D Z I A ¸ Seite 50 D W U N A S T Y P r z y k ∏ a d z a s t o s o w a n i a KULOWANIE KONTROLOWANE KOMPUTEROWO PRZED¸U˚A ˚YWOTNOÂå TURBIN Znacznie wzros∏o zainteresowanie metodà kulowania kontrolowanego komputerowo, gdy FFA zezwoli∏o na podniesienie znamionowego przebiegu turbin z 700 do 1500 cykli pomi´dzy kolejnymi przeglàdami. Wyd∏u˝enie czasu mi´dzy kontrolami umo˝liwi∏o zastosowanie silników przeznaczonych do celów militarnych w urzàdzeniach cywilnych. W celu podniesienia niezawodnoÊci istniejàcych urzàdzeƒ producenci turbin zdecydowali si´ na zastosowanie kulowania tarcz wirników turbin i ch∏odnic p∏ytowych. Kulowanie kontrolowane komputerowo umo˝liwi∏o dokumentowanie parametrów kulowania najbardziej istotnych cz´Êci i zapewni∏o ich pe∏nà powtarzalnoÊç. [12.1] DOKUMENTACJA PROCESU KULOWANIA Na rys. 12-11 przedstawiono wa∏ek wielowpustowy zamocowany w dwóch ∏o˝yskach. W wyniku z∏o˝onych obcià˝eƒ gi´tno - skr´cajàcych, na zewn´trznych rowkach wpustowych i promieniach przejÊç mogà powstaç p´kni´cia zm´czeniowe. W celu zapobie˝enia tym uszkodzeniom wa∏ek taki powinien byç obrobiony w nast´pujàcy sposób: o o o strefa „A“ – musi byç kulowana, strefa „B“ – mo˝e, ale nie musi byç kulowana, strefa „C“ – musi byç zabezpieczona przed kulowaniem (os∏oni´ta). Instrukcja kulowania wa∏ka wielowpustowego: o o o o o kulowaç stref´ rowków wpustowych i przyleg∏ych promieni przejÊç (strefa „A“) przy u˝yciu Êrutu MI-110H z intensywnoÊcià 0,006“-0.009“A; pokrycie strefy rowków wpustowych – minimum 100%, potwierdzone metodà kontrolnà PEENSCAN®; kulowanie powierzchni wa∏ka o wi´kszej Êrednicy (strefa „B“) dopuszczalne, ale nie konieczne; os∏oniç oba ∏o˝yska i Êrodkowà cz´Êç wa∏ka (strefa „C“); kulowaç zgodnie ze specyfikacjà AMS-S-13165 Je˝eli wymagane sà badania nieniszczàce to nale˝y je wykonaç przed kulowaniem. MIC ma ponad pi´çdziesi´cioletnie doÊwiadczenie w rozwiàzywaniu problemów wynikajàcych z procesu kulowania. MIC specjalizuje si´ w doborze granulacji Êrutu i innych parametrów kulowania w celu zapobiegania zm´czeniu i korozji. Lokalizacja placówek MIC na ca∏ym Êwiecie podana jest na tylnej ok∏adce niniejszej publikacji. LITERATURA: 12.1 Internal Metal Improvement Co. Memo 50 Rys 12-11 Schemat wa∏ka wielowpustowego instrukcja dotyczàca kulowania Layout 26.07.2005 13:38 Uhr Seite 51 SPIS REPRINTÓW I PUBLIKACJI TECHNICZNYCH 1. “Shot Peening of Engine Components”; J. L. Wandell, MIC, Paper Nº 97 ICE-45, ASME 1997. 2. “The Application of Microstructural Fracture Mechanics to Various Metal Surface States”; K. J. Miller and R. Akid, University of Sheffield, UK. 3. “Development of a Fracture Mechanics Methodology to Assess the Competing Mechanisms of Beneficial Residual Stress and Detrimental Plastic Strain Due to Shot Peening”; M. K. Tufft, General Electric Company, International Conference on Shot Peening 6, 1996. 4. “The Significance of Almen Intensity for the Generation of Shot Peening Residual Stresses”; R. Hertzog, W. Zinn, B. Scholtes, Braunschweig University and H. Wohlfahrt, University GH Kassel, Germany. 5. “Computer Monitored Shot Peening: AMEC Writes New AMS Specification”; Impact: Review of Shot Peening Technology, Metal Improvement Company, Inc., 1988. 6. “Three Dimensional Dynamic Finite Element Analysis of Shot-Peening Induced Residual Stresses”; S. A. Meguid, G. Shagal and J. C. Stranart, University of Toronto, Canada, and J. Daly, Metal Improvement Company, Inc. 7. “Instrumented Single Particle Impact Tests Using Production Shot: The Role of Velocity, Incidence Angle and Shot Size on Impact Response, Induced Plastic Strain and Life Behavior”; M. K. Tufft, GE Aircraft Engines, Cincinnati, OH., 1996. 8. “Predicting of the Residual Stress Field Created by Internal Peening of Nickel-Based Alloy Tubes”; N. Hamdane, G. Inglebert and L. Castex, Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers, France. 9. “Three Innovations Advance the Science of Shot Peening”; J. S. Eckersley and T. J. Meister, MIC, Technical Paper, AGMA, 1997. 10. “Tech Report: Surface Integrity”; Manufacturing Engineering, 1989. 11. “Optimization of Spring Performance Through Understanding and Application of Residual Stresses”; D. Hornbach, Lambda Research Inc., E. Lanke, Wisconsin Coil Spring Inc., D. Breuer, Metal Improvement Company, Inc. 12. “Plastically Deformed Depth in Shot Peened Magnesium Alloys”; W. T. Ebihara, U. S. Army, N. F. Fiore and M. A. Angelini, University of Notre Dame. 13. “Improving the Fatigue Crack Resistance of 2024-T351 Aluminium Alloy by Shot Peening”; E. R. del Rios, University of Sheffield, and M. Trooll and A. Levers, British Aerospace Airbus, England. 14. “Fatigue Crack Initiation and Propagation on Shot-Peened Surfaces in a 316 Stainless Steel”; E. R. del Rios, A. Walley and M. T. Milan, University of Sheffield, England, and G. Hammersley, Metal Improvement Company. 15. “Characterization of the Defect Depth Profile of Shot Peened Steels by Transmission Electron Microscopy”; U. Martin, H. Oettel, Freiberg University of Mining and Technology, and I. Altenberger, B. Scholtes and K. Kramer, University Gh Kassel, Germany. 16. “Essais Turbomeca Relatifs au Grenaillage de l’Alliage Base Titane TA6V”; A. Bertoli, Turbomeca, France. 17. “Effect of Microstrains and Particle Size on the Fatigue Properties of Steel”; W. P. Evans and J. F. Millan, The Shot Peener, Vol. II, Issue 4. 18. “Overcoming Detrimental Residual Stresses in Titanium by the Shot Peening Process”; T. J. Meister, Metal Improvement Company, Inc. 19. “The Effect of Shot Peening on Calculated Hydrogen Surface Coverage of AISI 4130 Steel”; I. Chattoraj, National Metallurgical Laboratory, Jamshedspur, India, and B. E. Wilde, The Ohio State University, Columbus, OH. Pergamon Press plc, 1992. 20. “Effect of Shot Peening on Delayed Fracture of Carburized Steel”; N. Hasegawa, Gifu University, and Y. Watanabe, Toyo Seiko Co. Ltd., Japan. 21. “New Studies May Help an Old Problem. Shot Peening: an Answer to Hydrogen Embrittlement?”; J. L. Wandell, Metal Improvement Company, Inc. 51 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr Seite 52 SPIS REPRINTÓW I PUBLIKACJI TECHNICZNYCH 22. “The Effects of Shot Peening on the Fatigue Behaviour of the Ni-base Single Crystal Superalloy CMSX-4”; J. Hou and W. Wei, University of Twente, Netherlands. 23. “Effect of Shot Peening Parameters on Fatigue Influencing Factors”; A. Niku-Lari, IITT, France. 24. “Weld Fatigue Life Improvement Techniques” (Book); Ship Structure Committee, Robert C. North, Rear Admiral, U. S. Coast Guard, Chairman. 25. “Controlled Shot Peening as a Pre-Treatment of Electroless Nickel Plating”; G. Nickel, Metal Improvement Company, Electroless Nickel ’95. 26. “Effects of Surface Condition on the Bending Strength of Carburized Gear Teeth”; K. Inoue and M. Kato, Tohoku University, Japan, S. Lyu, Chonbuk National University, Republic of Korea, M. Onishi and K. Shimoda, Toyota Motor Corporation, Japan, 1994 International Gearing Conference. 27. “Aircraft Applications for the Controlled Shot Peening Process”; R. Kleppe, MIC, Airframe/Engine Maintenance and Repair Conference and Exposition, Canada, 1997. 28. “Prediction of the Improvement in Fatigue Life of Weld Joints Due to Grinding, TIG Dressing, Weld Shape Control and Shot Peening”; P. J. Haagensen, The Norwegian Institute of Technology, A. Drigen, T Slind and J. Orjaseter, SINTEF, Norway. 29. “Increasing Fatigue Strength of Weld Repaired Rotating Elements”; W. Welsch, Metal Improvement Company, Inc. 30. “B 737 Horizontal Stabilizer Modification and Repair”; Alan McGreal, British Airways and Roger Thompson, Metal Improvement Company, Inc. 31. “Residual Stress Characterization of Welds Using X-Ray Diffraction Techniques”; J. A. Pinault and M. E. Brauss, Proto Manufacturing Ltd., Canada and J. S. Eckersley, Metal Improvement Company, Inc. 32. “Towards a Better Fatigue Strength of Welded Structures”; A. Bignonnet, Fatigue Design, Mechanical Engineering Publications, London, England. 33. “ABB Bogie Shot-Peening Demonstration: Determination of Residual Stresses in a Weld With and Without Shot-Peening”; P. S. Whitehead, Stresscraft Limited, England. 34. “The Application of Controlled Shot Peening as a Means of Improving the Fatigue Life of Intramedullary Nails Used in the Fixation of Tibia Fractures”; M. D. Schafer, State University of New York at Buffalo. 35. “Improvement in the Fatigue Life of Titanium Alloys”; L. Wagner and J. K. Gregory, Advanced Materials and Processes, 1997. 36. “Effet du Grenaillage sur la Tenue en Fatigue Vibratoire du TA6V”; J. Y. Guedou, S.N.E.C.M.A., France. 37. “Fretting Fatigue and Shot Peening”; A. Bignonnet et al., International Conference of Fretting Fatigue, Sheffield, England, 1993. 38. “Influence of Shot Peening on the Fatigue of Sintered Steels under Constant and Variable Amplitude Loading”; C. M. Sonsino and M. Koch, Darmstadt, Germany. 39. “Evaluation of the Role of Shot Peening and Aging Treatments on Residual Stresses and Fatigue Life of an Aluminum Alloy”; H. Allison, Virginia Polytechnic Institute, VA. 40. “A Survey of Surface Treatments to Improve Fretting Fatigue Resistance of Ti-6Al-4V”; I. Xue, A. K. Koul, W. Wallace and M. Islam, National Research Council, and M. Bibby, Carlton University, Canada, 1995. 41. “Gearing Up For Higher Loads”; Impact - Review of Shot Peening Technology, Metal Improvement Company, Inc. 42. “Belleville Disk Springs”; Product News, Power Transmission Design, 1996. 43. “Improvement in Surface Fatigue Life of Hardened Gears by High-Intensity Shot Peening”; D. P. Townsend, Lewis Research Center, NASA, Sixth International Power Transmission Conference, 1992. 52 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr Seite 53 SPIS REPRINTÓW I PUBLIKACJI TECHNICZNYCH 44. “Review of Canadian Aeronautical Fatigue Work 1993-1995”; D. L. Simpson, Institute for Aerospace Research, National Research Council of Canada. 45. “A Review of Australian and New Zealand Investigations on Aeronautical Fatigue During the Period of April 1993 to March 1995”; J. M. Grandage and G. S. Jost, editors, Department of Defense, Australia and New Zealand. 46. “Shot Peening to Increase Fatigue Life and Retard Stress Corrosion Cracking”; P. Dixon Jr., Materials Week, American Society for Metals, 1993. 47. “The Effect of Hole Drilling on Fatigue and Residual Stress Properties of Shot-Peened Aluminum Panels”; J. Chadhuri, B. S. Donley, V. Gondhalekar, and K. M. Patni, Journal of Materials Engineering and Performance, 1994. 48. “Shot Peening, a Solution to Vibration Fatigue”; J. L. Wandell, MIC, 19th Annual Meeting of The Vibration Institute, USA, 1995. 49. “GE Dovetail Stress Corrosion Cracking Experience and Repair”; C. DeCesare, S. Koenders, D. Lessard and J. Nolan, General Electric Company, Schenectady, New York. 50. “Arresting Corrosion Cracks in Steam Turbine Rotors”; R. Chetwynd, Southern California Edison. 51. “Rotor Dovetail Shot Peening”; A. Morson, Turbine Technology Department, General Electric Company, Schenectady, NY. 52. “Stress Corrosion Cracking: Prevention and Cure”; Impact - Review of Shot Peening Technology, MIC 1989. 53. “The Application for Controlled Shot Peening for the Prevention of Stress Corrosion Cracking (SCC)”; J. Daly, Metal Improvement Company, Inc., NACE Above Ground Storage Tank Conference, 1996. 54. “The Use of Shot Peening to Delay Stress Corrosion Crack Initiation on Austenitic 8Mn8Ni4Cr Generator End Ring Steel”; G. Wigmore and L. Miles, Central Electricity Generating Board, Bristol, England. 55. “Steam Generator Shot Peening”; B&W Nuclear Service Company, Presentation for Public Service Electric & Gas Company, 1991. 56. “The Prevention of Stress Corrosion Cracking by the Application of Controlled Shot Peening”; P. O’Hara, Metal Improvement Company, Inc. 57. “Designing Components Made of High Strength Steel to Resist Stress Corrosion Cracking Through the Application of Controlled Shot Peening”; M. D. Shafer, Department of Mechanical Engineering, Buffalo, NY, The Shot Peener, Volume 9, Issue 6. 58. “Shot Peening for the Prevention of Stress Corrosion and Fatigue Cracking of Heat Exchangers and Feedwater Heaters”; C. P. Diepart, Metal Improvement Company, Inc. 59. “Shot Peening: a Prevention to Stress Corrosion Cracking – a Case Study”; S. Clare and J. Wolstenholme 60. “Thermal Residual Stress Relaxation and Distortion in Surface Enhanced Gas Turbine Engine Components”; P. Prevey, D. Hornbach and P. Mason, Lambda Research, AMS Materials Week, 1997. 61. “EDF Feedback Shot-Peening on Feedwater Plants Working to 360 ºC – Prediction Correlation and Follow-up of Thermal Stresses Relaxation”; J. P. Gauchet, EDF, J. Barrallier, ENSAM, Y. LeGuernic, MIC, France. 62. “EDF Feedback on French Feedwater Plants Repaired by Shot Peening and Thermal Stresses Relaxation Follow-up”; J. P. Gauchet and C. Reversat, EDF, Y. LeGuernic, MIC, J. L. LeBrun, LM# URA CNRS 1219, L. Castex and L. Barrallier, ENSAM, France. 63. “Effect of Small Artificial Defects and Shot Peening on the Fatigue Strength of Ti-Al-4V Alloys at Elevated Temperatures”; Y. Kato, S. Takafuji and N. Hasegawa, Gifu University, Japan. 53 Layout 26.07.2005 13:38 Uhr Seite 54 SPIS REPRINTÓW I PUBLIKACJI TECHNICZNYCH 64. “Investigation on the Effect of Shot Peening on the Elevated Temperature Fatigue Behavior of Superalloy”; C. Yaoming and W. Renzhi, Institute of Aeronautical Materials, Beijing, China. 65. “Effect of Shot Peening and Post-Peening Heat Treatments on the Microstructure, the Residual Stresses and Deuterium Uptake Resistance of Zr-2.5Nb Pressure Tube Material”; K. F. Amouzouvi, et al, AECL Research, Canada. 66. “Transmission Components, Gears – CASE Finishing”; Metal Improvement Company, Inc. 67. “Steam Generator Peening Techniques”; G. M. Taylor, Nuclear News, 1987. 68. “Shot Peening Versus Laser Shock Processing”; G. Banas, F.V. Lawrence Jr., University of Illinois, IL. 69. “Lasers Apply Shock for Strength”; J. Daly, Metal Improvement Company, Inc., The Update, Page 6, Ballistic Missile Defense Organization, 1997. 70. “Surface Modifications by Means of Laser Melting Combined with Shot Peening: a Novel Approach”; J. Noordhuis and J. TH. M. De Hosson, Acta Metall Mater Vol. 40, Pergamon Press, UK. 71. “Laser Shock Processing of Aluminium Alloys. Application to High Cycle Fatigue Behaviour”; P. Peyre, R. Fabro, P. Merrien, H. P. Lieurade, Materials Science and Engineering, Elsevier Science S.A. 1996, UK. 72. “Laser Peening of Metals – Enabling Laser Technology”; C. B. Dane and L. A. Hackel, Lawrence Livermore National Laboratory, and J. Daly and J. Harrison, Metal Improvement Company, Inc. 73. “Laser Induced Shock Waves as Surface Treatment of 7075-T7351 Aluminium Alloy”; P. Peyre, P. Merrien, H. P. Lieurade, and R. Fabbro, Surface Engineering, 1995. 74. “Effect of Laser Surface Hardening on Permeability of Hydrogen Through 1045 Steel”; H. Skrzypek, Surface Engineering, 1996. 75. “Stop Heat from Cracking Brake Drums”; Managers Digest, Construction Equipment, 1995. 76. “The Ultra-Precision Flappers… Shot Peening of Very Thin Parts”; Valve Division, Impact – a Review of Shot Peening Technology, Metal Improvement Company, Inc., 1994. 77. “The Aging Aircraft Fleet: Shot Peening Plays a Major Role in the Rejuvenation Process”; Impact – Review of Shot Peening Technology, Metal Improvement Company, Inc. 78. “Sterilization and Sanitation of Polished and Shot-Peened Stainless-Steel Surfaces”; D. J. N. Hossack and F. J. Hooker, Huntingdon Research Centre, Ltd., England. 79. “Shot Peening Parameters Selection Assisted by Peenstress Software”; Y. LeGuernic, Metal Improvement Company, Inc. 80. “Process Controls: the Key to Reliability of Shot Peening”; J. Mogul and C. P. Diepart, MIC, Industrial Heating, 1995. 81. “Innovations in Controlled Shot Peening”; J. L. Wandell, Metal Improvement Company, Inc., Springs, 1998. 82. “Computer Monitored Shot Peening, an Update”; J. R. Harrison, Metal Improvement Company, Inc., 1996 USAF Aircraft Structural Integrity Conference. 83. “Shot Peening of Aircraft Components – NAVAIR Instruction 4870.2”; Naval Air System Command, Department of the Navy, USA. 84. “A Review of Computer-Enhanced Shot Peening”; J. Daly and J. Mogul, Metal Improvement Company, Inc., The Joint Europe-USA Seminar on Shot Peening, USA, 1992. 85. “Shot Peening – Process Controls, the Key to Reliability”; J. Mogul and C. P. Diepart, Metal Improvement Company, Inc. 86. “The Implementation of SPC for the Shot Peening Process”; Page 15, Quality Breakthrough, a Publication for Boeing Suppliers, 1993. 54 Layout 26.07.2005 13:39 Uhr Seite 55 SPIS REPRINTÓW I PUBLIKACJI TECHNICZNYCH 87. “Peenstress Software Selects Shot Peening Parameters”; Y. LeGuernic and J. S. Eckersley, Metal Improvement Company. 88. “The Development of New Type Almen Strip for Measurement of Peening Intensity on Hard Shot Peening”; Y. Watanabe et al, Gifu University, Japan. 89. “Interactive Shot Peening Control”; D. Kirk, International Conference on Shot Peening 5, 1993. 90. “Shot Peening: Techniques and Applications”; (Book) K. J. Marsh, Editor, Engineering Materials Advisory Services Ltd., England. 91. “Evaluation of Welding Residual Stress Levels Through Shot Peening and Heat Treating”; M. Molzen, Metal Improvement Co., Inc, D. Hornbach, Lambda Research, Inc. 92. “Effect of Shot Peening of Stress Corrosion Cracking on Austenitic Stainless Steel”; J. Kritzler, Metal Improvement Co., Inc. 93. “An Analytical Comparison of Atmosphere and Vacuum Carburizing Using Residual Stress and Microhardness Measurements”; D. Breuer, Metal Improvement Co., Inc, D. Herring, The Herring Group, Inc., G. Lindell, Twin Disc, Inc., B. Matlock, TEC, Inc. 55 Layout 26.07.2005 13:39 Uhr Seite 56 S ¸ O W N I K A Ageing Air blast machine Air flow Almen block Almen gauge Almen intensity Almen strip Aluminum alloy Aluminum oxide Angle of impingement Angular shot Anodizing Arc height Arc welding Austempered Ductile Iron Austenite (ic) Automated shot peening equipment Axial fatigue B Ball bearing ball Base material Bending fatigue Bending moment Bevel gear Bore Brittle fracture Bucket elevator C Caburized steel Carbide CASE Cast iron Cast iron shot Cast steel Cavitation Ceramic bead Classifier Compressive stress Compressive stress layer Conditioned cut wire Connecting rod Corrosion failure Corrosive environment Coverage Coverage control Coverage percentage Crack Crack growth Crack initiation Crack propagation Crack tip Crank shaft Creep Curvature Cut wire Cyclic loading 56 Alterung Druckluftmaschine Luftdurchfluß Almen Block Almen Meßuhr Almen Intensität Almen Meßstreifen Aluminium-Legierung Korund (Aluminium) Strahlwinkel Kantiges Strahlmittel Anodisieren Bogenhöhe Lichtbogenschweißen Gußeisen mit Kugelgraphit Austenit (-isch) Automatische Kugelstrahlanlage Axiale Ermüdung Starzenie Maszyna do czyszczenia - pneumatyczna Przep∏yw powietrza Blok Almena Przyrzàd Almena IntensywnoÊç kulowania (Almena) Próbka kontrolan Almena Stopy aluminium Korund Kàt padania Êrutu Ârut niezaokràglony Anodyzowanie Strza∏ka ugi´cia Spawanie ∏ukowe ˚eliwo sferoidalne hartowane izotermicznie Austenit (-yczny) Automatyczne urzàdzenia do kulowania Zm´czenie osiowe Kugellagerkugel Grundwerkstoff Biegefestigkeit Biegemoment Kegelrad Bohrung Sprödbruch Becherwerk Kulki ∏o˝yskowe Materia∏ wyjÊciowy Zm´czenie gi´tne Moment gnàcy Ko∏o z´bate sto˝kowe Wierciç; odwiert Prze∏om kruchy PrzenoÊnik kube∏kowy pionowy Gehärteter Stahl Stal naw´glana Karbid W´glik; karbid Chemisch unterstütztes Gleitschleifen In˝ynieria powierzchni wspomagana chemicznie Gußeisen ˚eliwo Gußeisenstrahlmittel Ârut lany ˝eliwny Stahlguß Staliwo Kavitation Kawitacja Keramikkugel Kulki ceramiczne Sortieranlage Separator (oddzielacz, rozdzielacz) Druckspannung Napr´˝enia Êciskajàce Druckspannungsschicht Warstwa z napr´˝eniami Êciskajàcymi Arrondierter Drahtkorn Drut ci´ty zaokràglony Pleuel Korbowód Korrosionsversagen Uszkodzenia korozyjne Korrosive Umgebung Ârodowisko korozyjne Deckungsgrad Stopieƒ pokrycia Deckungsgradkontrolle Kontrola stopnia pokrycia Deckungsgradprozentsatz Procentowy stopieƒ pokrycia Riß P´kni´cie Rißwachstum Rozwój p´kni´cia Rißbildung Powstawanie p´kni´ç Rißausbreitung Propagacja p´kni´cia Rißspitze Czo∏o p´kni´cia Kurbelwelle Wa∏ korbowy Kriechen Pe∏zanie (materia∏u) Durchbiegung Ugi´cie (strza∏ka ugi´cia) Drahtkorn Ârut ci´ty z drutu Wechselbeanspruchung Obcià˝enie obustronnie zmienne (przemienne) Layout 26.07.2005 13:39 Uhr Seite 57 S ¸ O W N I K D Damage Decarburization Deformation 30 degree tangent point Diaphragm coupling Dimple Dislocation Drive shaft Dual peening Ductile fracture E Effect of shot hardness Electro beam welding Electro-Chemical Machining (ECM) Electro-Discharge Machining (EDM) Elastic elongation Elongation Exfoliation corrosion Exposure time F Fatigue Fatigue corrosion Fatigue life Fatigue strength Fillet Fillet radius Flank Flow control Flowmeter Force Form correction Schaden Entkohlung Verformung 30 Grad Tangentenpunkt Membrankupplung Grübchen Gitterversetzung Antriebswelle Zweifach-Kugelstrahlbearbeitung Verformungsbruch Uszkodzenie Odw´glenie Odkszta∏cenie Kàt przyporu Sprz´g∏o membranowe Wg∏´bienie wykruszenie (pitting) Dyslokacja Wa∏ nap´dowy Dwukrotne kulowanie Prze∏om plastyczny Einfluß Strahlmittelhärte Elektronenstrahlschweißen Elektrochemische Metallbearbeitung Elektroerosive Metallbearbeitung Elastische Dehnung Dehnung Schichtkorrosion Strahlzeit Wp∏yw twardoÊci Êrutu Spawanie wiàzkà elektronów Obróbka elektrochemiczna (ECM) Obróbka elektroiskrowa (EDM) Odkszta∏cenie spr´˝yste Wyd∏u˝enie Korozja warstwowa Czas ekspozycji przy kulowaniu Ermüdung Ermüdungskorrosion Lebensdauer Dauerschwingfestigkeit Übergang Übergangsradius Zahnflanke Durchflußkontrolle Durchflußmeßgerät Kraft Formkorrektur Zm´czenie Korozja zm´czeniowa Trwa∏oÊç (˝ywotnoÊç) Wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa PrzejÊcie (geometr.) Promieƒ przejÊcia Powierzchnia boczna z´ba Kontrola przep∏ywu (nat´˝enia) Przep∏ywomierz Si∏a Kszta∏towanie materia∏u w procesie kulowania Obraz prze∏omu (p´kni´cia) Prze∏om (p´kni´cia) Koroja cierna Uszkodzenia frettingowe Zm´czenie frettingowe Pokrycie ca∏kowite Fractur face Fracture Fretting corrosion Fretting failure Fretting fatigue Full coverage G Galling Gear Glass Bead Glass beads Bruchbild Bruch Reibkorrosion Reibversagen Reibkorrosion Vollständige Deckung Glass marbles Grain Grain boundary Grain size Gravity peening system Grinding Grinding burn H Heat effected zone Heat treatment Helical gearing Herringbone gearing High cycle fatigue High pressure compressor rotor Glaskugeln Korn Korngrenze Korngröße Schwerkraftkugelstrahlsystem Schleifen Schleifbrand Zatarcie Ko∏o z´bate Kulki Pere∏ki szklane (kulki szklane o ma∏ej Êrednicy) Kulki szklane Ziarno (struktura) Granica ziarna WielkoÊç ziarna Grawitacyjny system kulowania Szlifowanie Przypalenie przy szlifowaniu Wärmeeinflußzone Wärmebehandlung Schrägverzahnung Doppelschrägverzahnung Langzeitermüdung Hochdruckverdichterläufer Strefa wp∏ywu ciep∏a Obróbka cieplna Ko∏o z´bate Êrubowe Ko∏o z´bate daszkowe Zm´czenie wysokocyklowe Wirnik spr´˝arki wysokopr´˝nej Fressen Zahnrad Glaskugel Glasperlen 57 Layout 26.07.2005 13:39 Uhr Seite 58 S ¸ O W N I K 58 IHigh strength steel Hypoid gearing I Impact Impact energy Indentation Inert gas welding Initial stress (presetting) Inner surface Input shaft Intensity control Intergranular Intergranular corrosion Internal gear Internal geared wheel Internal stresses K Kinetic energy L Laser welding Laser Peening Lattice distorsion Layer Load Low cycle fatigue M Magnesium Magnetic separator Manual shot peening Manufacturing process Masking Maximum stress Mean stress Mechanical prestressing Medical implants Medium stress Microhardness Microstructure Minimum stress Modul of elasticity/Youngs modulus Moment of inertia N Nominal stress (normal stress) Non destructive testing Notch factor Notch radius Notch sensitivity Nozzle Number of cycles O On site shot peening Output shaft Outside surface Overpeening P Partial coverage Particle Peen forming Hochfester Stahl Bogenverzahnung Stal o du˝ej wytrzyma∏oÊci Przek∏adnia Êrubowa sto˝kowa Aufprall Aufprallenergie Eindruck Schutzgasschweißen Vorspannung (Vorsetzung) Innenfläche Eingangswelle Intensitätsüberwachung Interkristallin Interkristalline Korrosion Innenverzahnung Hohlrad Innere Spannung Uderzenie Energia uderzenia Odcisk Spawanie w os∏onie gazowej Napr´˝enie wst´pne Powierzchnia wewn´trzna Wa∏ wejÊciowy Kontrola intensywnoÊci Mi´dzykrystaliczny Korozja mi´dzykrystaliczna Ko∏o z´bate wewn´trzne Przek∏adnia planetarna Napr´˝enia wewntrzne Kinetische Energie Energia kinetyczna Laserschweißen Laserschockverfestigung Gitterverzerrung Schicht Beanspruchung Kurzzeitermüdung Spawanie laserem Kulowanie laserowe Deformacja sieci krystalicznej Warstwa Obcià˝enie Zm´czenie niskocyklowe Magnesium Magnetischer Separator Manuelles Kugelstrahlen Bearbeitungsverfahren Abdeckung Oberspannung Mittelspannung Mechanische Vorspannung Medizinisches Implantat Spannungsmittelwert Mikrohärte Mikrostruktur Unterspannung Elastizitätsmodul Trägheitsmoment Magnez Rozdzielacz magnetyczny Kulowanie r´czne Proces produkcyjny Os∏ona Napr´zenia maksymalne Napr´˝enia Êrednie Mechaniczne napr´˝enie wst´pne Implanty medyczne WartoÊç napr´˝enia Êredniego MikrotwardoÊç Mikrostruktura Napr´˝enie minimalne Modu∏ spr´˝ystoÊci pod∏u˝nej Moment bezw∏adnoÊci Nennspannung Zerstörungsfreie Prüfung Kerbfaktor Kerbradius Kerbempfindlichkeit Düse Lastspielzahl Napr´˝enie nominalne Badanie nieniszczàce Wspó∏czynnik karbu Promieƒ zaokràglenia karbu Wra˝liwoÊç na dzia∏anie karbu Dysza Liczba cykli Kugelstrahlen vor Ort Ausgangswelle Außenfläche Überstrahlen Kulowanie miejscowe Wa∏ zdawczy Powierzchnia zew´trzna Przekulowanie (nadmierne kulowanie) Teilweise Deckung Teilchen Kugelstrahlumformen Peened surface Kugelgestrahlte Oberfläche Ograniczone (cz´çciowe) pokrycie Czàstka (fiz.) Kszta∏towanie plastyczne przy wykorzystaniu kulowania Powierzchnia kulowana Layout 26.07.2005 13:39 Uhr Seite 59 S ¸ O W N I K PEENSCAN PEENSTRESS Deckungsgradkontrollverfahren Eigenspannungsmodellierung PEENTEX Texturieren von Flächen Pinion Pitting Ritzelwelle Grübchenbildung Pitting corrosion Plasma spray Plastic deformation Plastic elongation Lochfraß Korrosion Plasmaspritzen Plastische Verformung Plastische Dehnung Plastically deformed layer Plating Pneumatic conveyor tubing Poisson's ratio Polishing Porosity Porosity sealing Powder metal Preconditioned shot Presetting Pressure Pressure system Processtimer Propagation Q Quenching R Ra Average roughness Rack Recrystallisation Relaxation Reproductibility Residual stress Residual stress depth Residual stress modelling Plastisch deformierte Schicht Metallüberzug Pneumatisches Förderrohr Querzahl Polieren Porosität Porositätsverringerung Sinterwerkstoff Vorbearbeitetes Strahlmittel Vorsetzen Druck Druckanlage Zeitmeßuhr Ausbreitung Metoda kontroli pokrycia "Peenscan" Metoda modelowania napr´˝eƒ w∏asnych "Peenstress" Metoda obróbki wykoƒczeniowej "Peentex" Ko∏o z´bate trzpieniowe Zm´czeniowa wytrzyma∏oÊç stykowa - pitting Korozja w˝erowa Napylanie plazmowe Odkszta∏cenie plastyczne Odkszta∏cenie plastyczne (wyd∏˝enie w granicach plastyczoÊci materia∏u Warstwa odkszta∏cona plastycznie Powlekanie Pneumatyczne przenoÊniki rurowe Wspó∏czynnik Poissona Polerowanie PorowatoÊç Uszczelnianie porowatoÊci Metalurgia proszków Ârut wst´pnie zaokràglony (obrobiony) Nastawianie wartoÊci CiÊnienie Urzàdzenia ciÊnieniowe Przyrzàd pomiaru czasu Rozprzestrzenianie si´, propagacja Abschrecken Odpuszczanie Ra Arithmetischer Mittenrauhwert Zahnstange Rekristallisation Entspannung Reproduzierbarkeit Eigenspannung Druckeigenspannungstiefe Eigenspannungsmodellierung Response of metals Retained austenite Rolling Root Rotating bending Roughness Roughness parameters Rz max Maximum peak-to-valley height Rz Mean peak-to-valley height S S/N curve Sample Saturation Saturation curve Saturation time Scatter Scatter range Screening Selective shot peening Shape Metallverhalten Restaustenit Festwalzen Zahngrund Umlaufbiegung Rauhigkeit Rauheitsparameter Rz max Maximale Rauhtiefe Rz Gemittelte Rauhtiefe Parametr chropowatoÊci Ra Z´batka Rekrystalizacja Odpr´˝enie PowtarzaloÊç Napr´˝enia w∏asne G∏´bokoÊç zalegania napr´˝eƒ w∏asnych Modelowanie napr´˝eƒ w∏asnych "Peenstress" Reakcja metalu Austenit szczàtkowy Walcowanie (umacnianie rolkami) Podstawa z´ba Zginanie obrotowe ChropowatoÊç Parametry chropowatoÊci Parametr chropowatoÊci Rz (maksymalny) Parametr chropowatoÊci Rz (Êredni) Wöhlerkurve Probe Sättigung Sättigungskurve Sättigungszeit Streuung Streuband Sieben Selektives Kugelstrahlen Kornform Krzywa Wöhlera Próbka Nasycenie Krzywa nasycenia Czas nasycenia Rozrzut Rozrzut pasmowy Przesiewanie Kulowanie selektywne Kszta∏t ziarna 59 Layout 26.07.2005 13:39 Uhr Seite 60 S ¸ O W N I K 60 Shearing stress Schubspannung Shot Shot blasting Shot circulation Shot conditioning Shot control Shot density Shot durability Shot flow Shot hardness Shot peening Shot peening cabinet Shot peening call out Shot size Shot size distribution Shot stream Shot velocity Sieve Sieve analysis Sk Skewness Spalling Spline gearing Spring Spring steel Spur gear Spur gearing Stainless steel Stainless steel shot Statistical parameters Steel Steel shot Straightening Strain gauge Strain peening Strength Stress Stress concentration factor Strahlmittel Reinigungsstrahlen Strahlmittelumwälzung Strahlmittel vorbearbeiten Strahlmittelüberwachung Strahlmitteldichte Strahlmittelhaltbarkeit Strahlmitteldurchsatz Strahlmittelhärte Kugelstrahlen Kugelstrahlkabine Kugelstrahlparameter Korndurchmesser Strahlmittelgrössenverteilung Strahlmittelstrahl Strahlmittelgeschwindigkeit Sieb Strahlmittelgrößenanalyse Sk Schieflage Abplatzen Keilverzahnung Feder Federstahl Stirnrad Geradverzahnung Rostfreier Stahl Rostfreie Stahlkugeln Statistische Parameter Stahl Stahlkugeln Richten Dehnungsmeßstreifen Kugelstrahlen unter Vorspannung Festigkeit Spannung Formzahl Stress corrosion cracking Stress distribution Stress gradient Stress ratio Stress relief Stress, applied Stress-strain curve Structure Subsurface layer Suction system Surface finish Surface roughness Surface stress Symetry of the amplitude distribution curve T Tempering Tensile stress Tensile yield strength Texture Thermal fatigue Spannungsrißkorrosion Spannungsverteilung Spannungsgradient Spannungsverhältnis Spannungsabbau Spannung, aufgebrachte Spannungs-Dehnungskurve Struktur Unterschicht Sauganlage Oberflächenbeschaffenheit Oberflächenrauheit Oberflächenspannung Symetrie der Amplitudenverteilungskurve Anlassen Zugspannung Streckgrenze Textur Wärmeermüdung Napr´˝enie styczne, napr´˝enie Êcinajàce Ârut Oczyszczanie strumieniem Êrutu Ârut w obiegu (cyrkulacja) Zaokràglanie Êrutu Kontrola medium (Êrutu) G´stoÊç Êrutu Trwa∏oÊç Êrutu Przep∏yw Êrutu TwardoÊç Êrutu Kulowanie Kabina do kulowania Parametry kulowania Granulacja Êrutu Rozk∏ad granulacji Êrutu Strumieƒ Êrutu (Êcierniwa) Pr´dkoÊç Êrutu Sito (przesiewacz) Analiza sitowa Asymetria ¸uszczenie si´; odpryskiwanie Ko∏o z´bate wielowpustowe Spr´˝yna Stal spr´˝ynowa Ko∏o z´bate walcowe Uz´bienie ko∏a z´batego walcowego Stal nierdzewna Kulki nierdzewne Parametry statystyczne Stal Kulki stalowe Prostowanie (obróbka plastyczna) Tensometr Kulowanie z napr´˝eniem wst´pnym Wytrzyma∏oÊç Napr´˝enie Wspó∏czynnik kszta∏tu (spi´trzenia napr´˝eƒ) Korozja naprà˝eniowa Rozk∏ad napr´˝eƒ Gradient napr´˝eƒ Wspó∏czynnik asymetrii cyklu R Spadek napr´˝eƒ (odpr´˝anie) Przy∏o˝one napr´˝enie Krzywa - napr´˝enie-odkszta∏cenie Struktura Warstwa podpowierzchniowa Uk∏as ssàcy JakoÊç powierzchni ChropowatoÊç powierzchni Napr´˝enia na powierzchni Symetria rozk∏adu amplitudy Odpuszczanie Napr´˝enia rozciàgajàce Granica plastycznoÊci Tekstura Zm´czenie cieplne Layout 26.07.2005 13:39 Uhr Seite 61 S ¸ O W N I K Tip relief Titanium Tolerance Torque Torsion bar Torsional fatigue Zahnkopfrücknahme Titan Toleranz Drehmoment Drehstab Verdrehungsermüdung Torsional moment Torsional strain Transformation Transgranular True stress Tumble blasting Turntable machine U Ultimate number of cycles Verdrehungsmoment Verdrehspannung Umwandlung Transkristallin Istspannung Trommelkugelstrahlen Drehtisch Maschine Grenzlastspielzahl Ultimate tensile strength Zugfestigkeit Uniform shot peening of the surface Gleichmässiges Kugelstrahlen V Valve reeds Ventillamellen Variance Varianz Visual coverage control Visuelle Deckungskontrolle W Wear Verschleiß Wear resistance Verschleißbeständigkeit Weld Schweißnaht Weld additive Zusatzwerkstoff Weld fillet Einbrandkerbe Weld geometry Nahtübergangsgeometrie Weld repair Schweißnahtreparatur Weld residual stress Schweißeigenspannung Welding Schweißen Wet blasting Naßstrahlverfahren Wheel Schleuderrad Wheel blade Schleuderradschaufel Wheel machine Schleuderradmaschine Workhardening Workhardening depth Worm gear X X-ray diffraction Zaostrzenie z´ba ko∏a z´batego Tytan Tolerancja Moment obrotowy Wa∏ek skr´tny Zm´czenie wywo∏ane momentem skr´cajàcym Moment skr´cajàcy Moment skr´cajàcy Odkszta∏cenie przy skr´caniu Przemiana (fazowa) Âródkrystaliczny Napre˝enie rzeczywiste Kulowanie b´bnowe Maszyna ze sto∏em obrotowym Ograniczona wytrzyma∏oÊç zm´czeniowa Wytrzyma∏oÊç na rozciàganie Kulowanie równomierne powierzchni Zawory p∏ytkowe Wariancja Kontrola wizualna pokrycia Kaltverfestigung Kaltverfestigungstiefe Schneckengetriebe Zu˝ycie OdpornoÊç na zu˝ycie Spoina Topnik Spoina pachwinowa Geometria spawu Naprawa metodà spawania Napr´˝enia spawalnicze Spawanie Obróbka strumieniowa na mokro Wirnik rzutowy (odÊrodkowy) ¸opatka ko∏a rzutowego Maszyna do kulowania - wirnikowa (odÊrodkowa) Umocnienie na zimno G∏´bokoÊç umocnienia na zimno Przek∏adnia Êlimakowa Röntgendiffraktion Dyfrakcja rentgenowska 61
