Uderzenia powierzchniowe - Dodatkowy impuls powoduje głębsze oddziaływanie.
Krótki opis
W zmechanizowanym młotkowaniu powierzchni (MOH) obróbka mechaniczna jest przeprowadzana poprzez ukierunkowane przyrostowe przekształcanie powierzchni. Głowica młotka, która może mieć dowolny kształt, jest impulsowo uderzana w powierzchnię. Powierzchnia jest obrabiana poprzez przesuwanie głowicy młotka po powierzchni.
Ze względu na wysoką częstotliwość uderzeń, młotkowanie powierzchniowe jest bardzo wydajnym procesem i dlatego idealnie nadaje się do produkcji seryjnej. Narzędzie jest przesuwane w sposób ukierunkowany przez maszynę, stąd nazwa "mechaniczne młotkowanie powierzchni".
W porównaniu do głębokiego walcowania, impuls ma większy wpływ na strefę krawędzi. Zasadniczo jednak można osiągnąć te same efekty:
- wprowadzenie szczątkowych naprężeń ściskających
- hartowanie robocze
- Wzrost twardości
Mechaniczne młotkowanie powierzchni wpływa na strefę krawędziową głębiej niż walcowanie głębokie, które generuje szczątkowe naprężenia ściskające na większej głębokości.
Szczegółowy opis działania mechanicznego młotkowania powierzchni
Oprócz znanych technologii "gładkiego i głębokiego walcowania" lub "śrutowania", stosunkowo nowym procesem jest śrutowanie młotkiem maszynowym (w skrócie MOH lub MHP). W procesie tym młotek jest przykładany do powierzchni elementu z dużą częstotliwością. Jest to zatem przyrostowy proces formowania powierzchni.
W przeciwieństwie do walcowania gładkiego lub głębokiego, narzędzie nie jest w ciągłym kontakcie z powierzchnią. Podobnie jak w przypadku śrutowania, energia kinetyczna narzędzia jest wykorzystywana do zmiany kształtu materiału za pomocą impulsu. Jednak energia uderzenia pojedynczego uderzenia jest wielokrotnie większa w przypadku młotkowania niż śrutowania, dlatego też technologia ta ma jeszcze większy wpływ na strefę krawędzi niż w przypadku wszystkich innych procesów.
Sam proces młotkowania jest określany przez różne parametry procesu. Obejmują one oczywiście rozmiar i kształt głowicy młotka. Zazwyczaj stosowane są półkule o promieniu od 4 do 25 mm. Wzór uderzenia w powierzchnię jest również określany przez odległość ścieżki oraz stosunek częstotliwości uderzenia i prędkości posuwu. Proces formowania przyrostowego skutkuje powierzchnią o regularnej strukturze, która jest podobna do kształtu powierzchni po śrutowaniu, ale różni się regularną odległością między punktami uderzenia. Ostatnim ważnym parametrem w procesie młotkowania jest energia uderzenia. Określa ona stopień deformacji, a tym samym siłę oddziaływania na strefę krawędziową.
Przedstawione parametry opisują każdy proces młotkowania, niezależnie od konstrukcji narzędzia. W zależności od producenta oferowane są różne systemy narzędzi. Oscylacja głowicy młotka jest zawsze osiągana na różne sposoby, na przykład elektromagnetycznie lub za pomocą systemu pneumatycznego. W przeciwieństwie do podejścia narzędziowego ECOROLL, wszystkie inne systemy narzędziowe wymagają dodatkowej formy energii w maszynie. W przypadku ECOpeen, ECOROLL polega na samowystarczalnym systemie, który może być mocowany bezpośrednio do wrzeciona frezującego i jest napędzany przez obrót wrzeciona.
Pierwszymi zastosowaniami mechanicznego młotkowania powierzchniowego była obróbka spoin spawalniczych i wygładzanie matryc w produkcji narzędzi i form. Obecnie systemy mobilne są często używane bezpośrednio na placu budowy do obróbki spoin spawalniczych. Chociaż systemy te są bardzo praktyczne, nie gwarantują one stałej jakości procesu. Ręczne prowadzenie narzędzia nie zapewnia spójnego wyniku, co oznacza, że konieczna jest ponowna obróbka.
Ogólnie rzecz biorąc, mechaniczne młotkowanie powierzchni może znacznie zmniejszyć chropowatość powierzchni elementu. Wysoka energia uderzenia ułatwia osiągnięcie wartości chropowatości Rz < 1 µm. Zbadano już również ukierunkowane strukturyzowanie powierzchni, na przykład pod kątem kieszeni smarowych. Jednak największa zaleta polega na znacznie większych szczątkowych naprężeniach ściskających. Ze względu na impuls uderzenia, efektywna głębokość naprężeń szczątkowych ściskających jest nawet większa niż w przypadku walcowania. Różne pomiary wykazały, że naprężenia szczątkowe o głębokości od 4 do 4,5 mm mogą być wprowadzane za pomocą mechanicznego młotkowania powierzchni. Jest to szczególnie ważne w przypadku dużych komponentów, jeśli żywotność ma zostać zwiększona.