PL234131B1

PL234131B1 - Method for surface treatment of holes with curved axes

Info

Publication number: PL234131B1
Application number: PL416743A
Authority: PL
Inventors: Mieczysław Korzyński; Wojciech Żeglicki
Original assignee: Univ Rzeszowski
Priority date: 2016-04-04
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2020-01-31
Also published as: PL416743A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób obróbki powierzchniowej otworów (1) o zakrzywionych osiach, na przykład otworów dolotowych dysz paliwowych w silnikach spalinowych. Sposób obróbki powierzchniowej otworów (1) o zakrzywionych osiach, charakteryzuje się tym, że do wnętrza otworu (1) wprowadza się pod ciśnieniem 4 do 6 MPa półpłynne medium (9) w postaci zawiesiny lub pasty, zawierającej szklane kulki (10) o średnicy 70 do 800 µm, stanowiące co najmniej 50% objętości tej zawiesiny lub pasty, wprowadzając je w ruch posuwisty w stosunku do obrabianej powierzchni (11).The subject of the application is a method of surface treatment of holes (1) with curved axes, for example inlet holes of fuel nozzles in internal combustion engines. The method of surface treatment of holes (1) with curved axes is characterized in that a semi-liquid medium (9) in the form of a suspension or paste containing glass beads (10) with a diameter of 70 up to 800 µm, constituting at least 50% of the volume of this suspension or paste, making them slide in relation to the treated surface (11).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki powierzchniowej otworów o zakrzywionych osiach, na przykład otworów dolotowych dysz paliwowych w silnikach spalinowych.The present invention relates to a method for surface treatment of holes with curved axes, for example, fuel nozzle inlet holes in internal combustion engines.

Jak wynika z informacji literaturowych zawartych pod adresem http://www.metalimprovement.com/shotpeening/glass bead peening.php, dotyczących mikrokulkowania zasada tej obróbki jest podobna do piaskowania, z tym, że zamiast piasku stosuje się tu kuleczki szklane rozpędzane za pomocą sprężonego powietrza poprzez specjalną dyszę wylotową. Uderzają one pod pewnym kątem w powierzchnię obrabianą wyrywając z niej drobne cząstki metalu z wierzchołków nierówności utwardzając wgłębienia w powierzchni. Efektem obróbki jest dokładne oczyszczenie i umocnienie powierzchni. Tak obrabiane są niektóre elementy na przykład przed obróbką galwaniczną lub części maszyn, od których wymaga się podwyższonych właściwości zmęczeniowych. Ta metoda nie nadaje się do obróbki otworów. Obróbka otworów prostych nie stwarza żadnych trudności i możliwa jest za pomocą bardzo wielu metod. Natomiast obróbka otworów o osiach zakrzywionych między innymi otworów dolotowych dysz paliwowych stanowi duży problem technologiczny. Powierzchnie takich otworów pozostawia się nieobrobione, a w razie konieczności, do ich obróbki stosowana jest metoda przetłoczno ścierna. Jest to odmiana szlifowania luźnym ścierniwem, która polega na przetłaczaniu przez obrabiany otwór luźnych ziarn ściernych unoszonych w ośrodku półpłynnym w postaci zawiesiny lub pasty. Efektem tej obróbki jest wygładzenie powierzchni przez jej oszlifowanie przez mikroskrawanie. Im drobniejsze są używane ziarna tym gładsza jest obrabiana powierzchnia ale zawsze istnieją na niej rysy i nierówności o stosunkowo ostrych wierzchołkach i wgłębieniach, co jest niepożądanym efektem tej technologii. Korzystnym byłoby uzyskanie w wyniku wykańczającej obróbki powierzchni tego rodzaju otworów mniej ostrych rys o mniejszych wysokościach, łagodniejszych wierzchołkach oraz wgłębień i nierówności powierzchni zmniejszających opory przepływu medium przez dysze.As it follows from the literature available at http://www.metalimprovement.com/shotpeening/glass bead peening.php, regarding microbeading, the principle of this treatment is similar to sandblasting, except that instead of sand, glass beads accelerated by compressed air through a special outlet nozzle. They hit the machined surface at a certain angle, tearing out small particles of metal from the peaks of the unevenness, hardening recesses in the surface. The effect of the treatment is thorough cleaning and strengthening of the surface. Some elements are treated in this way, for example before galvanic treatment or machine parts, which are required to have increased fatigue properties. This method is not suitable for machining holes. Machining of straight holes does not present any difficulties and is possible with many methods. On the other hand, the machining of holes with curved axes, inter alia, inlet holes of fuel nozzles is a big technological problem. The surfaces of such openings are left untreated and, if necessary, an abrasive transfer method is used to process them. It is a type of grinding with loose abrasive, which consists in forcing through the machined hole loose abrasive grains, carried in a semi-liquid medium in the form of a suspension or paste. The effect of this treatment is the smoothing of the surface by grinding it through micro-cutting. The finer the grains are used, the smoother the treated surface is, but there are always scratches and irregularities with relatively sharp peaks and recesses, which is an undesirable effect of this technology. It would be advantageous to obtain by finishing the surface of such openings less sharp scratches with smaller heights, smoother peaks, and recesses and surface irregularities that reduce the flow resistance of the medium through the nozzles.

Sposób obróbki powierzchniowej otworów o zakrzywionych osiach zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że do wnętrza otworu wprowadza się pod ciśnieniem 4-6 MPa półpłynne medium w postaci zawiesiny lub pasty, zawierającej szklane kulki o średnicy 70-800 mikrometrów, stanowiące co najmniej 50% objętości wymienionej zawiesiny lub pasty, wprowadzając je w ruch posuwisty w stosunku do obrabianej powierzchni.The method of surface treatment of curved axis holes according to the invention is characterized in that a semi-liquid medium, in the form of a suspension or paste, containing glass spheres with a diameter of 70-800 micrometers, constituting at least 50% of the volume, is introduced into the hole under a pressure of 4-6 MPa. of said slurry or paste, making it sliding in relation to the treated surface.

W sposobie zgodnym z wynalazkiem zmienia się zasadniczo charakter procesu obróbki powierzchniowej otworów o zakrzywionych osiach. Zamiast mikroskrawania następuje mikronagniatanie bardzo cienkiej warstwy obrabianej. Dzieje się tak dlatego, że w trakcie obróbki mikrokulki szklane przetaczają się lub ślizgają po powierzchni polerowanej. Przez to zostaje zminimalizowany proces mikroskrawania a dominującym staje się proces plastycznego odkształcania i spłaszczania wierzchołków nierówności powierzchni. Taki charakter procesu powoduje lepsze wygładzenie powierzchni, a także utwardzenie bardzo cienkiej warstwy przypowierzchniowej. Uzyskiwany stan powierzchni jest ogólnie uważany za korzystnie wpływający na jej właściwości antykorozyjne, jak też przeciwzmęczeniowe.In the method according to the invention, the nature of the surface treatment of holes with curved axes changes substantially. Instead of micro-cutting, micro-kneading of a very thin processed layer takes place. This is because the glass microspheres roll or slide over the polished surface during processing. As a result, the process of micro-cutting is minimized and the process of plastic deformation and flattening of the peaks of surface irregularities becomes the dominant. This nature of the process results in a better smoothing of the surface as well as hardening of a very thin surface layer. The resulting surface condition is generally considered to favor its anti-corrosion as well as anti-fatigue properties.

Sposób zgodny z wynalazkiem przedstawiono w przykładowym wykonaniu, który zobrazowano na poglądowym rysunku.The method according to the invention is shown in an exemplary embodiment, which is illustrated in the illustrative drawing.

Sposób zgodny z wynalazkiem wykorzystano do obróbki powierzchni wewnętrznej otworu 1 o zakrzywionej osi 2 wykonanego w elemencie ze stopu aluminium 2017A. W celu jego zrealizowania na wlocie 3 i wylocie 4 wymienionego otworu 1 umieszczono końcówki przewodów 5 i 6 urządzenia, nie uwidocznionego na rysunku, z tłokami 7 i 8 łącząc je szczelnie z jego przestrzenią wewnętrzną. Komorę utworzoną z obrabianego otworu 1 oraz przewodów 5 i 6 wypełniono półpłynnym medium 9 w postaci zawiesiny zawierającej szklane kulki 10 o średnicy 700 μm w ilości 50% objętości. Za pośrednictwem tłoków 7 i 8, sprzężonych między sobą kinematycznie, wytworzono w przestrzeni wypełnionej zawiesiną szklanych kulek 10 ciśnienie 6 MPa. Po uzyskaniu tego stanu uruchamia się cykle obróbkowe przemieszczając wymienioną zawiesinę względem powierzchni obrabianej 11.The method according to the invention was used to process the inner surface of a bore 1 with a curved axis 2 made in a piece of aluminum alloy 2017A. In order to implement it, at the inlet 3 and the outlet 4 of said opening 1, the ends of the conduits 5 and 6 of the device, not shown in the drawing, are placed with the pistons 7 and 8, sealing them with its interior space. The chamber formed by the machined hole 1 and lines 5 and 6 was filled with a slurry medium 9 containing glass spheres 10 with a diameter of 700 μm in the amount of 50% of the volume. Pressure of 6 MPa was generated in the space filled with the suspension of glass spheres by means of pistons 7 and 8, coupled kinematically to each other. After this state is obtained, the machining cycles are started by moving the said suspension against the machined surface 11.

Okazało się, że po wykonaniu 150 cykli uzyskano oczekiwaną jakość powierzchni 11 otworu 1.It turned out that after 150 cycles the expected quality of the surface 11 of the hole 1 was achieved.

W celu określenia efektywności sposobu obróbki otworów o osi zakrzywionej zgodnego z wynalazkiem, dokonano obróbki otworu o identycznej geometrii w tym samym stopie i w tych samych warunkach przy zastosowaniu ziaren ściernych o podobnych wymiarach z elektrokorundu.In order to determine the efficiency of the method of machining curved axis holes according to the invention, a hole of identical geometry was machined in the same alloy and under the same conditions using abrasive grains of similar dimensions made of aluminum oxide.

PL 234 131 Β1PL 234 131 Β1

Niżej przedstawiono zestawienie ISO25178 uzyskanych w/w sposobami.Listed below is the ISO25178 obtained by the above-mentioned methods.

parametrów amplitudowych geometrii powierzchni wgsurface geometry amplitude parameters acc. to

Parametr Parameter Parametry po obróbce kulkami szklanymi Parameters after processing with glass beads Parametry po obróbce ziarnami elektrokorundowymi Parameters after treatment with aluminum oxide grains S_a S _a 0.6971 pm 0.6971 pm 0.8749 pm 0.8749 pm S_q S _q 0.8920 pm 0.8920 pm 1.122 pm 1.122 pm Sz Sz 7.677 pm 7.677 pm 8.314 pm 8,314 pm Ssk Ssk -0.03411 -0.03411 -0.4235 -0.4235 Sku Sku 3.779 3.779 3.717 3.717 —- * —- * Sp Sp 3.900 μπι 3,900 μπι 3.531 pm 3.531 pm Sv Sv 3.776 μπι 3,776 μπι 4.783 pm 4.783 pm

Claims

Patent claim

A method of surface treatment of holes with curved axes, characterized in that a semi-liquid medium (9) in the form of a suspension or paste, containing glass balls (10) with a diameter of 70 to 800, is introduced into the hole (1) under a pressure of 4 to 6 MPa gm, constituting at least 50% of the volume of this suspension or paste, making it sliding in relation to the treated surface (11).