Полировка (металл) - Burnishing (metal)
Полировка - это пластическая деформация поверхности из-за скользящего контакта с другим предметом. Разглаживает поверхность и придает ей сияние. Выгорание может произойти на любой поверхности скольжения, если контактное напряжение локально превышает предел текучести материала. Явление может возникать как непреднамеренно как режим отказа, так и намеренно как часть производственного процесса. Это операция отжима при холодной обработке .
Механика
Действие закаленного шарика на более мягкую плоскую пластину иллюстрирует процесс полировки. Если мяч вдавливается прямо в пластину, в обоих объектах вокруг области контакта возникают напряжения. По мере увеличения этой нормальной силы деформируются как поверхность шара, так и поверхность пластины.
Деформация, вызванная закаленным шариком, увеличивается с увеличением силы, прижимающей его. Если сила, действующая на него, мала, при снятии силы и шар, и поверхность пластины вернутся к своей первоначальной недеформированной форме. В этом случае напряжения в пластине всегда меньше, чем предел текучести материала, поэтому деформация является чисто упругой. Поскольку было принято, что плоская пластина мягче мяча, поверхность пластины всегда будет деформироваться сильнее.
Если приложить большую силу, также будет пластическая деформация, и поверхность пластины будет необратимо изменена. Позади останется углубление в форме чаши, окруженное кольцом из приподнятого материала, которое было вытеснено мячом. Напряжения между шаром и пластиной более подробно описываются теорией напряжений Герца .
Перетаскивание мяча по пластине будет иметь другой эффект, чем нажатие. В этом случае сила, действующая на шар, может быть разложена на две составляющие силы: одна нормальная к поверхности пластины, прижимающая ее, а другая касательная, тянущая ее. По мере увеличения тангенциальной составляющей шарик начинает скользить по пластине. В то же время нормальная сила деформирует оба объекта, как и в статической ситуации. Если нормальная сила мала, мяч будет тереться о пластину, но не навсегда изменит ее поверхность. Трение вызовет трение и нагрев, но не оставит следов на пластине. Однако по мере увеличения нормальной силы напряжения на поверхности пластины в конечном итоге превысят ее предел текучести. Когда это произойдет, мяч пробьет поверхность и создаст за ней желоб. Пахотное действие мяча - полировка. Выгорание также происходит, когда мяч может вращаться, как это произошло бы в приведенном выше сценарии, если бы другая плоская пластина была опущена сверху, чтобы вызвать нагрузку вниз и в то же время вызвать вращение и перемещение мяча, или в случае подшипник.
Полирование также происходит на поверхностях, которые соответствуют друг другу, например, между двумя плоскими пластинами, но это происходит в микроскопическом масштабе. Даже самая гладкая поверхность будет иметь дефекты, если смотреть с достаточно большим увеличением. Неровности , которые выходят за пределы общей формы поверхности, называются неровностями , и они могут распахивать материал по другой поверхности, точно так же, как шар, волочащийся по пластине. Комбинированный эффект многих из этих шероховатостей создает размытую текстуру, которая ассоциируется с полировкой.
Воздействие на механические компоненты
Полирование механических компонентов обычно нежелательно по разным причинам, иногда просто потому, что его эффекты непредсказуемы. Даже легкое полирование значительно изменит отделку поверхности детали. Первоначально покрытие будет более гладким, но при повторяющемся действии скольжения на поверхности будут образовываться бороздки в направлении скольжения. Пластическая деформация, связанная с полировкой, приведет к упрочнению поверхности и возникновению остаточных напряжений сжатия. Хотя эти свойства обычно являются предпочтительными, чрезмерное полирование приводит к подповерхностным трещинам, которые вызывают растрескивание - явление, при котором верхний слой поверхности отслаивается от объемного материала.
Полировка также может повлиять на производительность машины . Пластическая деформация, связанная с полировкой, приводит к большему нагреву и трению, чем от одного трения. Это снижает эффективность машины и ограничивает ее скорость. Кроме того, пластическая деформация изменяет форму и геометрию детали. Это снижает точность и аккуратность станка. Комбинация повышенного трения и ухудшения формы часто приводит к неуправляемой ситуации, которая постоянно ухудшается до тех пор, пока компонент не выходит из строя.
Чтобы предотвратить деструктивное выглаживание, следует избегать скольжения, а в ситуациях качения нагрузки должны быть ниже порога выкрашивания. В тех областях машины, которые скользят друг относительно друга, могут быть вставлены роликовые подшипники, так что компоненты находятся в контакте качения, а не скольжения. Если скольжения избежать невозможно, то между компонентами следует добавить смазку. Цель смазки в этом случае - разделить компоненты смазочной пленкой, чтобы они не могли контактировать. Смазка также распределяет нагрузку на большую площадь, поэтому местные контактные силы не так высоки. Если уже была смазка, необходимо увеличить ее толщину пленки; обычно этого можно добиться за счет увеличения вязкости смазочного материала.
В производстве
Полировка не всегда нежелательна. Если это происходит контролируемым образом, это может иметь желаемый эффект. Процессы полировки используются в производстве для улучшения размера, формы, качества поверхности или твердости поверхности заготовки. По сути, это операция формования в небольших масштабах. Преимущества полировки часто включают борьбу с усталостным разрушением, предотвращение коррозии и коррозии под напряжением, текстурирование поверхностей для устранения визуальных дефектов, закрытие пористости, создание сжимающих остаточных напряжений на поверхности .
Есть несколько форм приработки процессов, наиболее распространенных являются обкаточные и мяч приработки (подмножество , которое также называют ballizing). В обоих случаях полировальный инструмент наталкивается на заготовку и пластически деформирует ее поверхность. В некоторых случаях в последнем случае (и всегда при обугливании) он трется, в первом случае он обычно вращается и катится. Заготовка может иметь температуру окружающей среды или нагреваться для уменьшения усилий и износа инструмента. Инструмент обычно закаливают и покрывают специальными материалами для увеличения срока его службы.
Шариковая шлифовка, или баллизация, заменяет другие операции чистовой обработки отверстий, такие как шлифовка, хонингование или полировка. Балализирующий инструмент состоит из одного или нескольких шариков большого размера, которые проталкиваются через отверстие. Инструмент похож на протяжку , но вместо того, чтобы отрезать материал, он вспахивает его.
Шариковая полировка также используется как операция по удалению заусенцев. Это особенно полезно для удаления заусенцев в середине сквозного отверстия, просверленного с обеих сторон.
Шариковые полировальные инструменты другого типа иногда используются в фрезерных центрах с ЧПУ для выполнения операции фрезерования с шаровой головкой: закаленный шар наносится по зигзагообразной траектории в держателе, аналогичном шариковой ручке, за исключением того, что «чернила» представляет собой переработанный смазочный материал под давлением. Это сочетает в себе производительность механической обработки, которая достигается за счет «получистовой» обработки, с более качественной обработкой, чем при медленной и трудоемкой чистовой резке. Подача для полирования связана с «ускоренным ходом», а не с чистовой обработкой.
Роликовое полирование, или поверхностная прокатка, используется на цилиндрических, конических или дисковых заготовках. Инструмент похож на роликовый подшипник, но ролики, как правило, имеют очень небольшую конусность, чтобы можно было точно отрегулировать диаметр их оболочки. Ролики обычно вращаются внутри обоймы, как в роликовых подшипниках. Типичные области применения для полирования роликов включают компоненты гидравлической системы, галтели вала и уплотнительные поверхности. Можно очень тщательно контролировать размер.
Полирование также в некоторой степени происходит в процессах обработки. При токарной обработке шлифование происходит, если режущий инструмент не острый, если используется большой отрицательный передний угол , если используется очень маленькая глубина резания или если материал заготовки липкий. По мере износа режущий инструмент становится более тупым, а эффект полировки становится более выраженным. При шлифовании, поскольку абразивные зерна ориентированы беспорядочно, а некоторые из них не острые, всегда присутствует некоторое полирование. Это одна из причин, по которой шлифование менее эффективно и выделяет больше тепла, чем токарная обработка. При сверлении полирование происходит с помощью сверл, у которых есть пазы для полировки материала по мере его сверления. У обычных спиральных сверл или сверл с прямыми канавками есть 2 ножки, которые направляют их через отверстие. На полировальных сверлах есть 4 и более ленточки, аналогичные разверткам.
Полировка , также известная как установка заподлицо, цыганка или шот, - это техника закрепки, используемая при установке камня . Просверливается пространство, в которое вставляется камень так, чтобы пояс камня, точка максимального диаметра, находился чуть ниже поверхности металла. Полировальный инструмент используется для проталкивания металла по всему камню, чтобы удержать камень и придать ему гладкий вид с полированной кромкой вокруг него. Этот тип оправы имеет долгую историю, но в современных ювелирных изделиях он возрождается.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b Бакерджян, Рамон; Cubberly, WH (1989). Справочник инженера по инструменту и производству . Дирборн, штат Мичиган: Общество инженеров-производителей. С. 45–7–45–11. ISBN 0-87263-351-9.
- ^ Kalpakjian, Serope; Стивен Р. Шмид (2003). Процессы производства технических материалов . Pearson Education. п. 152. ISBN. 81-7808-990-4. OCLC 66275970 .