Slibning (metal) - Burnishing (metal)
Slibning er den plastiske deformation af en overflade på grund af glidende kontakt med en anden genstand. Det glatter overfladen og gør den skinnere. Brænding kan forekomme på enhver glidende overflade, hvis kontaktspændingen lokalt overstiger materialets flydespænding . Fænomenet kan forekomme både utilsigtet som en fejltilstand og med vilje som en del af en fremstillingsproces. Det er en klemning under koldbearbejdning .
Mekanik
Virkningen af en hærdet kugle mod en blødere, flad plade illustrerer processen med polering. Hvis bolden skubbes direkte ind i pladen, udvikles der spændinger i begge objekter omkring det område, hvor de kommer i kontakt. Når denne normale kraft øges, deformeres både kuglen og pladens overflader.
Deformationen forårsaget af den hærdede kugle øges med størrelsen af kraften, der presser mod den. Hvis kraften på den er lille, vil både kuglen og pladens overflade, når kraften frigøres, vende tilbage til deres oprindelige, udeformerede form. I så fald er spændingerne i pladen altid mindre end materialets flydespænding, så deformationen er rent elastisk. Da det blev givet, at den flade plade er blødere end kuglen, vil pladens overflade altid deformeres mere.
Hvis der anvendes en større kraft, vil der også være plastisk deformation, og pladens overflade ændres permanent. En skålformet fordybning efterlades, omgivet af en ring af hævet materiale, der blev forskudt af bolden. Spændingerne mellem kuglen og pladen er beskrevet mere detaljeret af Hertzian stressteori .
Trækning af bolden over pladen har en anden effekt end at trykke på. I så fald kan kraften på kuglen nedbrydes i to komponentkræfter: en normal til pladens overflade, ved at trykke den ind og den anden tangentiel og trække den med. Når den tangentielle komponent øges, begynder kuglen at glide langs pladen. På samme tid vil den normale kraft deformere begge genstande, ligesom med den statiske situation. Hvis den normale kraft er lav, vil kuglen gnides mod pladen, men ændrer ikke dens overflade permanent. Gnidningshandlingen vil skabe friktion og varme, men det efterlader ikke et mærke på pladen. Når den normale kraft øges, vil spændingerne i pladens overflade imidlertid overstige dens flydespænding. Når dette sker, vil kuglen pløje gennem overfladen og skabe et trug bag den. Boldens pløjningshandling brænder. Slibning opstår også, når kuglen kan rotere, som det ville ske i ovenstående scenarie, hvis en anden flad plade blev bragt ned ovenfra for at inducere nedadgående belastning og på samme tid for at forårsage rotation og translation af kuglen eller i tilfælde af en kugleleje.
Brænding forekommer også på overflader, der passer til hinanden, såsom mellem to flade plader, men det sker i en mikroskopisk skala. Selv de glateste overflader har ufuldkommenheder, hvis de ses med en høj nok forstørrelse. Ufuldkommenhederne, der strækker sig over den generelle form af en overflade, kaldes asperiteter , og de kan pløje materiale på en anden overflade ligesom bolden trækker langs pladen. Den kombinerede effekt af mange af disse asperiteter producerer den udtværede struktur, der er forbundet med polering.
Virkninger på mekaniske komponenter
Brænding er normalt uønsket i mekaniske komponenter af forskellige årsager, undertiden simpelthen fordi dens virkninger er uforudsigelige. Selv let polering vil ændre overfladefinishen på en del markant. Oprindeligt bliver finishen glattere, men med gentagne glidende handlinger udvikles riller på overfladen langs glideretningen. Den plastiske deformation forbundet med polering hærder overfladen og genererer komprimerende restspændinger. Skønt disse egenskaber sædvanligvis er fordelagtige, fører overdreven polering til revner på overfladen, der forårsager spaltning , et fænomen, hvor det øverste lag af en overflade flager af bulkmaterialet.
Lakering kan også påvirke maskinens ydeevne . Den plastiske deformation forbundet med polering skaber større varme og friktion end ved gnidning alene. Dette reducerer maskinens effektivitet og begrænser dens hastighed. Desuden ændrer plastisk deformation delens form og geometri. Dette reducerer maskinens præcision og nøjagtighed. Kombinationen af højere friktion og forringet form fører ofte til en løbssituation, der konstant forværres, indtil komponenten svigter.
For at forhindre destruktiv polering skal glidning undgås, og i rullende situationer skal belastninger være under spaltetærsklen. I områderne på en maskine, der glider i forhold til hinanden, kan rullelejer indsættes, så komponenterne er i rullende kontakt i stedet for at glide. Hvis glidning ikke kan undgås, skal der tilsættes et smøremiddel mellem komponenterne. Formålet med smøremidlet er i dette tilfælde at adskille komponenterne med en smøremiddelfilm, så de ikke kan komme i kontakt. Smøremidlet fordeler også belastningen over et større område, så de lokale kontaktkræfter ikke er så høje. Hvis der allerede var et smøremiddel, skal dets filmtykkelse øges; normalt kan dette opnås ved at øge smøremidlets viskositet.
I produktionen
Slibning er ikke altid uønsket. Hvis det sker på en kontrolleret måde, kan det have ønskelige virkninger. Brændeprocesser bruges til fremstilling for at forbedre størrelsen, formen, overfladefinishen eller overfladehårdheden af et emne. Det er i det væsentlige en formningsoperation, der finder sted i lille skala. Fordelene ved polering inkluderer ofte bekæmpelse af træthedssvigt , forebyggelse af korrosion og spændingskorrosion, strukturering af overflader for at eliminere visuelle defekter, lukning af porøsitet, hvilket skaber overfladekompressiv restspænding .
Der er flere former for poleringsprocesser, de mest almindelige er polering af ruller og polering af kugler (en delmængde deraf kaldes også ballisering). I begge tilfælde løber et poleringsværktøj mod emnet og deformerer dets overflade plastisk. I nogle tilfælde af sidstnævnte tilfælde (og altid i balliserende) gnides det, i det første roterer det generelt og ruller. Arbejdsemnet kan være ved omgivelsestemperatur eller opvarmet for at reducere kræfterne og slid på værktøjet. Værktøjet er normalt hærdet og overtrukket med specielle materialer for at øge dets levetid.
Kuglebrænding eller ballisering er en erstatning for andre boringers efterbehandling som slibning, slibning eller polering. Et balliseringsværktøj består af en eller flere overdimensionerede kugler, der skubbes gennem et hul. Værktøjet ligner en broach , men i stedet for at skære materiale væk pløjer det det af vejen.
Kuglepolering bruges også som en afgratningsoperation. Det er især nyttigt til fjernelse af graden midt i et gennemgående hul, der blev boret fra begge sider.
Kuglepudseværktøjer af en anden type bruges undertiden i CNC-fræsecentre til at følge en kugleformet fræsning: Den hærdede kugle påføres langs en zig-zag-værktøjssti i en holder svarende til en kuglepen, bortset fra at 'blækket' er under tryk, genanvendt smøremiddel. Dette kombinerer produktiviteten af en bearbejdet finish, der opnås ved en 'semi-finish' snit, med en bedre finish end opnåelig med langsomme og tidskrævende finish. Tilspændingen til polering er den, der er forbundet med 'hurtig gennemkørsel' snarere end færdigbearbejdning.
Rullepolering eller overfladevalsning bruges på cylindriske, koniske eller diskformede emner. Værktøjet ligner et rulleleje, men rullerne er generelt meget let tilspidsede, så deres kuvertdiameter kan justeres nøjagtigt. Rullerne roterer typisk inden i et bur, som i et rulleleje. Typiske anvendelser til rullepolering inkluderer hydrauliske systemkomponenter, akselfileter og tætningsflader. Meget nøje kontrol med størrelsen kan udøves.
Brænding forekommer også til en vis grad i bearbejdningsprocesser. Ved drejning opstår polering, hvis skæreværktøjet ikke er skarpt, hvis der anvendes en stor negativ rivevinkel , hvis der anvendes en meget lille skæredybde, eller hvis emnet er klæbrig. Efterhånden som et skæreværktøj bæres, bliver det mere stumpt, og den brændende virkning bliver mere udtalt. Da slibekornene er tilfældigt orienteret og nogle ikke er skarpe, er der altid en vis polering ved slibning. Dette er en af grundene til, at slibningen er mindre effektiv og genererer mere varme end at dreje. Ved boring opstår polering med bor, der har land til at brænde materialet, når det borer ind i det. Regelmæssige vridbor eller lige riflede bor har 2 lande til at lede dem gennem hullet. På poleringsbor er der 4 eller flere lande, der ligner reamers.
Brændende indstilling , også kendt som skylning, sigøjner eller skudindstilling , er en indstillingsteknik, der bruges i stensætning . Der bores et rum, hvori en sten indsættes, således at stenens bælte, punktet med maksimal diameter, er lige under metaloverfladen. Et poleringsværktøj bruges til at skubbe metal rundt om stenen for at holde stenen og give et flush udseende med en poleret kant omkring den. Denne type omgivelser har en lang historie, men får en genopblussen i moderne smykker.
Se også
Referencer
- ^ a b Bakerjian, Ramon; Cubberly, WH (1989). Håndbog til værktøjs- og produktionsingeniører . Dearborn, Mich: Society of Manufacturing Engineers. s. 45–7 til 45-11. ISBN 0-87263-351-9.
- ^ Kalpakjian, Serope; Steven R. Schmid (2003). Fremstillingsprocesser til tekniske materialer . Pearson Uddannelse. s. 152. ISBN 81-7808-990-4. OCLC 66275970 .