Przedmiotem wynalazku jest sposób dynamicz¬ nego umacniania warstwy wierzchniej metali, któ¬ ry umozliwia uzyskanie wiekszej gladkosci i twar¬ dosci tej warstwy oraz jednolitej glebokosci zgnio¬ tu. Znane i stosowane sa sposoby umacniania war¬ stwy wierzchniej przedmiotów metalowych na po¬ wierzchniach obrotowych zewnetrznych i wewne¬ trznych, na powierzchniach plaskich, a przy za¬ stosowaniu wzorników równiez na powierzchniach ksztaltowych. Znane sposoby dynamiczne realizo¬ wane sa poprzez kulkowanie udarowe tarczowe lub trzpieniowe.Umacnianie powierzchni poprzez kulkowanie udarowe tarczowe polega na cyklicznym wielokro¬ tnym uderzaniu o te powierzchnie kulkami osadzo¬ nymi luzno w oprawkach na obwodzie obracajacej sie tarczy. Uzyskanie powierzchni o korzystniej¬ szych wlasnosciach eksploatacyjnych, takich jak zwiekszona twardosc, odpornosc na zuzycie, odpo¬ wiedni wspólczynnik tarcia, wymagana chropowa¬ tosc, mozliwe jest wylacznie poprzez zwiekszenie czestotliwosci i energii uderzen. Realizowane jest to przez nadanie tarczy zwiekszonej ilosci obrotów i (lub) zwiekszenie liczby kulek umieszczonych na obwodzie tarczy. Jedno i drugie wywoluje nieko¬ rzystne skutki. Zwiekszanie obrotów tarczy, szcze¬ gólnie przy wiekszych srednicach, powoduje wzrost wartosci sil odsrodkowych dzialajacych na kulki, co z kolei przyczynia sie do wyrywania tych ku¬ lek z oprawek. W przypadku zwiekszania liczby 10 15 25 30 kulek na obwodzie tarczy wzrosta, ze wzgledów konstrukcyjnych, srednica tarczy. Wplywa to na mozliwosc stosowania kulkowania udarowego tar¬ czowego tylko do powierzchni wiekszych i o malo skomplikowanym uksztaltowaniu.Do umacniania warstw wierzchnich przedmiotów o bardziej zlozonych ksztaltach stosowane jest kul¬ kowanie udarowe trzpieniowe. Kulkowanie trzpie¬ niowe polega na cyklicznym uderzaniu najczesciej jedna kulka,na drodze wymuszen mechanicznych, o powierzchnie obrabiana. Umacnianie warstw wierzchnich przedmiotów tym sposobem ma te wa¬ de, ze obrabiana powierzchnia jest nierówna i wy¬ kazuje duza chropowatosc, co wynika z malej cze¬ stotliwosci uderzen wymuszanych mechanicznie i ich malej ilosci na stosunkowo duzym obszarze powierzchni.Znany jest równiez, z opisu patentowego ZSRR nr 416 209 sposób obróbki powierzchni przedmio¬ tów, zwlaszcza regenerowanych czesci maszyn rol¬ niczych, poprzez dogniatanie rolka zamocowana w koncentratorze energii z wykorzystaniem drgan ultradzwiekowych. Polega on na naniesieniu w pro¬ cesie napawania na regenerowana powierzchnie warstwy plynnego metalu, wprowadzeniu do tej warstwy proszków twardych metali, a nastepnie do- gniataniu z zastosowaniem drgan ultradzwiekowych.Dogniatanie przez rolkowanie przeprowadzane w czasie gdy warstwa naniesionego metalu jest je¬ szcze goraca i miekka ma na celu jej wyrównanie 112 788) 3 112 788 4 i wygladzenie, jak równiez wgniecenie w te war¬ stwe nieroztopionych czastek twardych metali. Na¬ tomiast drgania ultradzwiekowe maja na celu rów¬ nomierne rozlozenie czastek proszków twardych me¬ tali w calej objetosci warstwy naniesionego metalu.Stosowane przy przedstawionym sposobie obrób¬ ki powierzchni metali koncówki koncentratorów energii maja znaczna powierzchnie styku z obra¬ bianym przedmiotem, stad w celu uzyskania zalo¬ zonego skutku konieczne jest stosowanie przetwor¬ ników duzej mocy oraz odpowiedniego chlodzenia.W sposobie wedlug wynalazku energia elektry- ^ j»7nq _j3Qjfcy7ana i. generatora na koncentrator z na- I *Mdii#m ot niewielkiej powierzchni roboczej os- 1 trza, zamieniana bezposrednio w energie mechani- I czna *ruchu drgajacego, o czestotliwosci 10 do 25 I Effl^^musza sl^ duza koncentracje energii ude- xzcnifl ^ bajj^n malej powierzchni oraz wielokro¬ tny udar narzedzia rzedu kilkudziesieciu razy w ten sam mikroobszar, co wywoluje w warstwie powierzchniowej powstawanie fal udarowych. Tak wywolane i nastepujace po sobie fale udarowe w obrabianym metalu nakladajac sie wzajemnie na siebie wywoluja zgniot, w obrabianej warstwie wierzchniej metalu, o jednostkowej mocy udaro¬ wej rzedu 1010 MW/m2. Ksztalt ostrza narzedzia umacniajacego powierzchnie w sposobie wedlug wynalazku i rodzaj polaczenia narzedzia z koncen¬ tratorem uzaleznione sa od rodzaju materialu obra¬ bianego przedmiotu i zalozonych parametrów ob¬ róbki.W trakcie obróbki sposobem wedlug wynalazku nastepuje przyrost twardosci warstwy wierzchniej i wynosi w stosunku do twardosci materialu wyj¬ sciowego, dla stali do 30%, dla brazu do 30%, dla aluminium do 60%. Glebokosc utwardzonej war¬ stwy wierzchniej zalega do 0,2 mm, natomiast spa¬ dek chropowatosci, w stosunku do obróbki poprze¬ dzajacej, na przyklad toczenia, wynosi 150% do 100%, mierzonej wysokoscia nierównosci Rz. Stru¬ ktura nierównosci powierzchni wykazuje równiez korzystne zmiany.Stosowanie sposobu wedlug wynalazku pozwala na sterowanie i zautomatyzowanie procesu umac¬ niania powierzchni przedmiotów metalowych zna¬ nymi prostymi sposobami elektrycznymi.Sposób dynamicznego umacniania warstwy wie¬ rzchniej metali wedlug wynalazku objasniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia stosowane w sposobie urzadzenie wibracyjne zamocowane na tokarce w widoku w plaszczyznie prostopadlej do osi przedmiotu obrabianego, fig. 2 i fig. 3 — widok koncówki koncentratora z zamocowanym narze¬ dziem o róznym ksztalcie poprzez polaczenie gwin¬ towe, fig. 4 — widok koncówki koncentratora z na¬ rzedziem mocowanym mimosrodowo, a fig. 5 i 6 — widok koncówki koncentratora z narzedziem o róznym ksztalcie ostrza, mocowanym zaciskowe W sposobie wedlug wynalazku energia elektrycz¬ na podawana z generatora 1 na koncentrator 4 z narzedziem 5, zamieniana bezposrednio w ener¬ gie mechaniczna ruchu drgajacego o czestotliwosci 10 do 25 kHz, wymusza sie duza koncentracje energii uderzenia na bardzo malej powierzchni przedmiotu obrabianego 9. W wyniku wielokrot¬ nego udaru narzedzia, rzedu kilkudziesieciu razy, w ten sam mikroobszar o wielkosci od 0,01 mm2 do 4 mm2 obrabianej powierzchni wywolane zo¬ staja, w warstwie powierzchniowej przedmiotu o- brabianego, nastepujace po sobie fale udarowe, któ¬ re nakladajac sie wzajemnie wywoluja zgniot o je¬ dnostkowej mocy udarowej rzedu 1010 MW/m2.W przedstawionym przykladzie zastosowania spo¬ sobu wedlug wynalazku, umocnienie calej powie¬ rzchni walcowej obrabianego przedmiotu nastepuje w wyniku srubowego ruchu tego przedmiotu wzgle¬ dem narzedzia.Do realizacji sposobu umacniania warstwy wie¬ rzchniej wedlug wynalazku, przedmiotu o powierz¬ chni obrotowej, zastosowano urzadzenie wibracyj¬ ne skaldajace sie z generatora pradu przemienne¬ go 1 o czestotliwosci 15 do 20 kHz polaczonego prze¬ wodami 2 z przetwornikiem piezoelektrycznym 3.Koncówke przetwornika 3 stanowi koncentrator 4, w którym osadzone jest wymienne narzedzie 5 z ostrzem 6 o niewielkiej powierzchni roboczej.Przetwornik 3 wraz z koncentratorem 4 i narze¬ dziem 5 zamocowane sa w uchwycie 7 obrabiar¬ ki, na suporcie narzedziowym 8 tak, ze os kon¬ centratora i narzedzia jest prostopadla do osi obro¬ towego przedmiotu obrabianego 9 osadzonego w uchwycie wrzeciona 10 obrabiarki.Zastrzezenie patentowe Sposób dynamicznego umacniania warstwy wie¬ rzchniej metali za pomoca koncówki narzedziowej wykonujacej ruchy udarowe w plaszczyznie pro¬ stopadlej do powierzchni obrabianego przedmiotu, a zródlo energii stanowi generator pradu przemien¬ nego, o czestotliwosci do kilkudziesieciu kHz, po¬ laczony z przetwornikiem magnetostrykcyjnym lub piezzoelektrycznym, zamocowanym w uchwycie obrabiarki, przy czym przetwornik ma koncówke stanowiaca koncentrator, na który nasadzone jest wymienne narzedzie, znamienny tym, ze energia elektryczna, podawana z generatora na koncentra¬ tor z narzedziem o niewielkiej powierzchni robo¬ czej ostrza (6), zamieniana bezposrednio w energie mechaniczna ruchu drgajacego, o czestotliwosci 10 do 25 kHz, wymusza sie duza koncentracje energii uderzenia na bardzo malej powierzchni oraz wie¬ lokrotny udar narzedzia, rzedu kilkudziesieciu ra¬ zy, w ten sam mikroobszar obrabianej powierzch¬ ni tak, ze wywolane i nastepujace po sobie fale udarowe w obrabianym metalu nakladajac sie wzajemnie wywoluja zgniot o jednostkowej mocy udarowej rzedu 1010 MW/m2. 10 15 20 25 30 35 40 45 50112 788 Fig.l Fia.Z Rg.« Fi PL