Kulki ceramiczne jako elementy nagnitające powierzchnię stali hartowanej

• Autorzy: Dzionk S. , Ścibiorski B. , Waszczur P.

Warianty tytułu

EN

Ceramic balls as burnishing elements of hardened steel surface

• Konferencja: XII Konferencja Naukowa "Technologia obróbki przez nagniatanie" Sopot, 17-18 czerwca 2014r.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Materiały utwardzane nagniata się zazwyczaj narzędziami z diamentowymi końcówkami. W tym procesie sfera nagniatająca jest stosunkowo mała ze względu na znaczny koszt narzędzia. Powoduje to, że parametry nagniatania a w szczególności posuw muszą być bardzo małe, co znacznie wydłuża proces. Ponadto podczas nagniatania takim narzędziem na powierzchni powstają dodatkowe struktury nierówności związane z wypływkami materiału. Materiały ceramiczne cechuje znaczna twardość a masowość produkcji obniża ich cenę. Na rynku dostępne są kulki ceramiczne wykonane z dużą dokładnością o małej chropowatości powierzchni. Dokładniejsza analiza ich właściwości umożliwiłaby określenie zakresu ich stosowania. W niniejszym artykule analizuje się stan powierzchni kulek ceramicznych pod względem struktury geometrycznej powierzchni w kontekście stosowania ich w procesie nagniatania ślizgowego.

EN

Burnishing hardened materials is usually performed using diamond-tipped tools. In this process working tool sphere is relatively small due to its significant cost. This causes the burnishing parameters and in particular the feed rate must be very low that considerably prolongs the process. In addition, while burnishing with such a tool additional structures of irregularities associated with material burring are created. Ceramic materials are characterized by high hardness, and mass-production might lower their price. There are ceramic balls of high accuracy and low surface roughness available on the market place. A more detailed analysis of their properties could enable to determine the scope of their application. This paper includes the analysis of ceramic balls surface state regarding their geometrical structure in the context of the respective application of the sliding burnishing process.

Słowa kluczowe

PL

obróbka nagniataniem; ceramika; stal hartowana; nagniatanie ślizgowe

EN

burnishing; ceramics; hardened steel; sliding burnishing

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 87, nr 11CD
• Strony: 50--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dzionk S.

• Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji

autor

Ścibiorski B.

• Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji

autor

Waszczur P.

• Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji

Bibliografia

• [1] Balland P., Laurent T., Degre F., Moreau V.: Mechanics of the burnishing process, Precision Engineering 37 (2013) 129-134.
• [2] Blugan Gurdial, Mousab Hadad, Tomas Graule, Jakob Kuebler: Si3N4-TiN-SiC three particle phase composites for wear applications, Ceramics International 40 (2014) 1439-1446.
• [3] Bo Zhang, Akira Nakajima: Dynamics of magnetic fluid support grinding of Si3N4 ceramic ball for ultraprecision bearings and its importance in spherical surface generation, Precision Engineering 27 (2003) 1-8.
• [4] Brostow W., Czechowski K., Polowski W., Rusek P., Toboła D., Wrońska I.: Slide diamond burnishing of tool steels with adhesive coatings and diffusion layers, Materials Research Innovations 2013 vol. 17 no 4 s.269-277.
• [5] Effner U., Woydt M.: Importance of machining on tribology of lubricated slip-rolling contacts of Si3N4, SiC, Si3N4-TiN and ZrO2, Wear 216(1998) 123-130.
• [6] Grzesik W., Żak K.: Producing high quality hardened parts using sequential hard turning and ball burnishing operations, Precision Engineering 37 (2013) 849-855.
• [7] Hamadache H., Laouar L., N.E. Zeghib N.E., Chaoui K.: Characteristics of Rb40 steel superficial layer under ball and roller burnishing, Journal of Materials Processing Technology 180 (2006) 130-136.
• [8] Hong-Bin Qiao, Qiang Guo, Ai-Guo Tian, Guo- Liang Pan, Le-Bo Xu: A study on friction and wear characteristics of nanometer Al2O3/PEEK composites under the dry sliding condition, Tribology International 40 (2007) 105-110.
• [9] Kang J., Hadfield M., Cundill R.T.: Rolling contact fatigue performance of HIPed Si3N4 with different surface roughness, Ceramics International 27 (2001) 781-794.
• [10] Kang J., Hadfield M.: Comparison of four-ball and five-ball rolling contact fatige tests on lubricated Si3N4/steel contact, Materials and Design 24 (2003) 595-604.
• [11] Kang N. Lee, Dennis S. Fox, Narottam P. Bansal: Rare earth silicate environmental barrier coatings for SiC/SiC composites and Si3N4 ceramics, Journal of the European Ceramic Society 25 (2005) 1705-1715.
• [12] Klocke F., Liermann J.: Roller Burnishing of Hard Turned Surfaces, International Journal of Machine Tools & Manufacture 38 Nos 5-6 (1998) pp. 1956-1964.
• [13] Luca L., Neagu-Ventzel S., Marinescu I.: Effects of working parameters on surface finish in ball-burnishing of hardened steels, Precision Engineering 2005r., nr 29, s.253-256.
• [14] Meenu Srivastava, V.K. Wiliam Grips, K.S. Rajam: Influence of SiC, Si3N4 and Al2O3 particles on the structure and properties of electrodeposited Ni, Materials Letters 62 (2008) 3487-3489.
• [15] Ming Jiang, R. Komanduri: On the finishing of Si3N4 balls for bearing applications, Wear 215 (1998) 267-278.
• [16] Umehara N., Kirtane T., Gerlick R., Jain V.K., Komanduri R.: A new apparatus for finishing large size/large batch silicon nitride (Si3N4) balls for hybrid bearing applications by magnetic float polishing (MFP), International Journal of Machine Tools & Manufacture 46 (2006) 151-169.
• [17] Walter Harrer, Marco Deluca, Roger Morrell: Failure analysis of a ceramic ball race bearing made of Y-TZP zirconia, Engineering Failure Analysis 36 (2014) 262-268.
• [18] Yen Y.C, Sartkulvanich, Altan T.: Finite Element Modeling of Roller Burnishing Process, CIRP Annals - Manufacturing Technology 01/2005.
• [19] Yesha Zheng, Joaquim Manuel Vieira, Filipe José Oliveira, Joao Paulo Davim, Pedro Brogueira: Relationship between flexural strength and surface roughness for hot-pressed Si3N4 self-reinforced ceramics, Journal of the European Ceramic Society 20 (2000) 1345-1353.
• [20] Norma PN EN ISO 4287;1999 Specyfikacje geometrii wyrobów – struktura geometryczna powierzchni: metoda profilowa- Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchni.
• [21] Norma PN EN ISO 4287;1999/A1:2010 Specyfikacje geometrii wyrobów – struktura geometryczna powierzchni: metoda profilowa- Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchni.
• [22] Norma PN EN ISO 4287; 2011 Specyfikacje geometrii wyrobów – struktura geometryczna powierzchni: metoda profilowa- Zasady i procedury oceny struktury geometrycznej powierzchni.
• [23] Norma PN-EN ISO 25178-2:20122010 Specyfikacje geometrii wyrobów – struktura geometryczna powierzchni: Przestrzenna - Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchni.
• [24] Materiały promocyjne firmy CERAMIT [dostęp 20.II.2014]: „Własności tworzyw ceramicznych w porównaniu ze stalą stopową”. Dostęp w Internecie: http://ceramit.pl/images/wlasnosci.pdf
• [25] Miyoshi K.: Structures and Mechanical Properties of natural and synthetic diamonds, NASA/TM-!998-107247 [dostęp 20.II.2014r.] //archive.org/stream/nasa_techdoc_19980210770/19980210770#page/n0/mode/2up