Techniki Wytwarzania

NAGNIATANIE NAPOROWE CZĘŚCI MASZYN

Cele:

- opanowanie zagadnień dotyczących nagniatania naporowego;

- opanowanie umiejętności analizy uzyskiwanych (wady powierzchni, chropowatość, stopień

umocnienia);

- praktyczne ćwiczenia nagniatania naporowego – rolkowanie.

Zagadnienia:

1. Podstawowe pojęcia dotyczące obróbki nagniataniem (cel, zalety, wady, podział).

2. Rodzaje nagniatania i ich charakterystyka.

3. Podstawy fizyczne procesu nagniatania (fizyczny model nagniatania, umocnienie ww.,

struktura, budowa ww. po nagniataniu).

4. Praktyczne zapoznanie z techniką nagniatania naporowego.

5. Analiza efektów nagniatania w materiale (chropowatość, twardość).

Literatura: 1) W. Przybylski „Technologia obróbki nagniataniem”, WNT, Warszawa 1987;

2) J. Łunarski „Nowe technologie nagniatania i ich zastosowanie w przemyśle

elektromaszynowym”, ODK-SIMP, Rzeszów 1986.

CZĘŚĆ ZASADNICZA

Cel i zakres stosowania nagniatania

Obróbka nagniataniem jest jedną z metod obróbki wykańczającej, stosowanej po obróbce wiórowej lub ściernej, polegającą na wykorzystaniu miejscowego odkształcenia plastycznego wytwarzanego w warstwie wierzchniej przedmiotu wskutek określonego, stykowego współdziałania twardego i gładkiego narzędzia (o kształcie kuli, krążka, wałka lub innym) z powierzchnią obrabianą. Proces nagniatania odbywa się „na zimno", tzn. bez dodatkowego podgrzewania przedmiotu i narzędzia. Istotne jest, że nagniatanie nie jest obróbką kształtującą, gdyż kształt przedmiotu uzyskano w wyniku operacji poprzedzających.

Odkształcenia plastyczne są wywołane przez układ sił powodujących naciski powierzchniowe przekraczające wartość naprężenia uplastyczniającego materiału obrabianego. Powodują one oprócz przemieszczania nierówności także zgniot w warstwie wierzchniej obrabianego przedmiotu. Efektem przemieszczania nierówności powierzchni jest zmniejszenie chropowatości powierzchni obrobionej, natomiast efektem zgniotu - zasadnicza zmiana własności warstwy wierzchniej przedmiotu. W wyniku przeprowadzonej obróbki możliwe jest również zwiększenie dokładności wymiarowej i dokładności kształtu obrabianych przedmiotów. Zmiany wymiarowe podczas nagniatania są niewielkie.

Celem obróbki nagniataniem jest:

zmniejszenie wysokości nierówności powierzchni po wcześniejszych obróbkach; zmianę własności fizycznych materiału w warstwie wierzchniej przedmiotu,

powodujących uodpornienie go na działanie takich czynników eksploatacyjnych, jak zmęczenie, zużycie ścierne, korozja i in.;

zwiększenie dokładności wymiarowej z jednoczesnym zmniejszeniem chropowatości; o wytworzenia mikrorowków smarnych na powierzchniach współpracujących w

warunkach tarcia (czopów, panewek, prowadnic) w celu zwiększenia ich odporności na zatarcie i zużycie ścierne;

o wytworzenia różnorodnych wzorów (reliefów) na powierzchniach (w celu podwyższenia ich walorów dekoracyjnych), np. naczyń aluminiowych, długopisów, zapalniczek i innej galanterii metalowej.

W praktyce przemysłowej obróbce nagniataniem poddaje się części ze stali węglowych i stopowych (nisko- i średniowęglowych), stopów miedzi, aluminium i żeliw ferrytycznych, dla których wymagana jest duża gładkość powierzchni (Ra = 0.321.25m) i średnia dokładność wymiarowo-kształtowa (IT7-IT8), oraz różne części o wymaganej dużej wytrzymałości zmęczeniowej.

Rys. 1. Przeciętne zakresy dokładności dla różnych sposobów obróbki

Klasy dokładności 5 6 7 8 9 10 11 12 toczenie

struganie frezowanie wiercenie

rozwiercanie

szlifowanie

wytaczanie toczenie

wielonożowe frezowanie struganie

toczenie

rozwiercanie

nagniatanie

sprężyste

nagniatanie

sztywne

szlifowanie

docieranie

Zalety i wady nagniatania

W porównaniu z tradycyjnymi metodami wykańczającej obróbki skrawaniem, obróbka nagniataniem - jako bezwiórowa powierzchniowa obróbka plastyczna - ma wiele istotnych zalet:

a) zalety związane z jakością przedmiotu obrabianego: możliwość uzyskania powierzchni o bardzo małej chropowatości (Ra = 0.08m) oraz

dużych promieniach zaokrągleń wierzchołków i wrębów (większych niż po szlifowaniu); duży udział nośny profilu nierówności (ok. 90%) oraz duża obciążalność powierzchni,

gwarantująca znaczną trwałość pasowań i połączeń (np. wtłaczanych); brak na powierzchni poddanej nagniataniu twardych odprysków narzędzi (ziaren

ścierniwa, cząstek narostu) i wiórów; możliwość uzyskania powierzchni o dużym współczynniku odbicia światła; dobra przyczepność i równomierność nakładanych galwanicznie twardych powłok;

Ob

rób

ka

wy

kań

czaj

ąca

Ob

rób

ka

zgru

bn

a

zachowanie ciągłości wewnętrznych włókien metalu oraz minimalne nagrzewanie się przedmiotu, wykluczające powstawanie przypaleń, odwęglenia i deformacji cieplnych;

wytwarzanie w warstwie wierzchniej zgniotu (do głębokości kilku milimetrów), trwałych naprężeń wewnętrznych ściskających, zwiększenie twardości;

zwiększenie odporności na działanie czynników eksploatacyjnych, jak ścieranie, zmęczenie postaciowe i powierzchniowe, korozja powierzchniowa;

możliwość konstytuowania warstwy wierzchniej o określonych własnościach; możliwość likwidacji lokalnych spiętrzeń naprężeń wewnętrznych (np. poprzez

nagniatanie promieni zaokrągleń w śrubach i czopach wałów wykorbionych); mały współczynnik tarcia i dobra przyczepność środków smarujących do powierzchni

obrobionych nagniataniem.

b) zalety związane z technologią nagniatania: duża efektywność wygładzenia powierzchni w jednym przejściu roboczym narzędzia oraz

duża wydajność obróbki (ok. 4 razy większa w porównaniu ze szlifowaniem); duża trwałość narzędzi nagniatających, co ułatwia automatyzację procesu nagniatania; obróbka na uniwersalnych obrabiarkach skrawających; małe zapotrzebowanie na moc i lepsze wykorzystanie materiału obrabianego ze względu

na bezwiórową obróbkę; zastąpienie nagniataniem pracochłonnych operacji gładzenia, dogładzania, docierania; możliwość łączenia nagniatania z obróbką skrawaniem w jedną operację; możliwość zastąpienia obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej przez operację nagniatania

umacniającego (np. otworów w dużych korpusach spawanych); możliwość obróbki twardych powłok galwanicznych i warstw dyfuzyjnych odpornych na

zużycie ścierne (np. nagniatanie diamentem powierzchni azotowanych); obróbka bez chłodzenia strefy nagniatania; duże bezpieczeństwo robotnika podczas pracy (niska temperatura oraz całkowity braku

wiórów, szkodliwych pyłów czy iskier).

c) szczególne zalety obróbki nagniataniem oscylacyjnym (małą kulką): możliwość łatwego kształtowania na obrabianej powierzchni regularnych nierówności; możliwość sterowania parametrami chropowatości (wysokość, odstęp, promień

wierzchołka, kąt zarysu); możliwość wygniatania na powierzchni obrabianej mikrorowków smarnych o dowolnym

układzie, które zapobiegają zacieraniu i zmniejszają zużycie ścierne; możliwość stosowania nagniatania oscylacyjnego jako obróbki poprzedzającej klejenie

części metalowych; obróbka w celach dekoracyjnych, zastępująca pracochłonne polerowanie (np. miękkich

stopów aluminium), oraz wytwarzanie ozdobnych reliefów.

Do głównych wad nagniatania zalicza się: małą dokładność wymiarowo-kształtową, dotyczącą szczególnie nagniatania naporowego

sprężystego, które nie poprawia zasadniczo dokładności po obróbce poprzedzającej; ograniczenie twardości materiału obrabianego w przypadku nagniatania tocznego

elementami stalowymi (praktycznie do ok. 45 HRC); kłopotliwy dobór właściwych parametrów obróbki; możliwość wystąpienia podczas procesu obróbki łuszczenia się powierzchni nagniatanej

przy stosowaniu dużych sił docisku; konieczność starannej (bez zadziorów i narostu) oraz dokładnej obróbki poprzedzającej

nagniatanie ze względu na możliwość wystąpienia stref nierównomiernego zgniotu; trudności w zastosowaniu do obróbki cienkościennych tulei (gdy d/D > 0.8); występowanie błędów technologicznych w przekroju osiowym przedmiotu, np.

rozgniatanie stref wprowadzenia i wyprowadzenia nagniataka z otworu oraz sfałdowań materiału i deformacji krawędzi.

W porównaniu z tradycyjną ścierną obróbką wykańczającą, obróbka nagniataniem pozwala osiągnąć w produkcji lepsze efekty ekonomiczne.

Tabela 1. Porównanie pracochłonności i kosztu różnych metod obróbki wykańczającej otworów

Metoda obróbki wykańczającej Względny

koszt operacji

Pracochłonność

operacji w minutach

Nagniatanie sztywnym nagniatakiem wielorolkowym 1 1.67

Dokładne roztaczanie na wiertarko-frezarce 1.38 1.82

Szlifowanie stali nie obrabianej cieplnie 2.07 2.88

Dokładne roztaczanie na tokarce 2.76 3.12

Wytaczanie nożem 3.79 3.42

Szlifowanie stali ulepszonej cieplnie 2.76 3.42

Rozwiercanie 4.07 5.28

Koszt obróbki nagniataniem jest ok. 4 razy niższy od kosztu gładkościowej obróbki ściernej oraz nieco niższy od kosztu toczenia wykańczającego. Efekty ekonomiczne operacji nagniatania są jeszcze większe w przypadku obróbki przedmiotów, które mogą mieć małą dokładność wymiarowo-kształtową (klasa IT8), lecz ze względu na warunki pracy muszą wykazywać dużą gładkość powierzchni. Do takich przedmiotów zaliczane są np. tłoczyska i cylindry siłowników hydraulicznych, wałki napędowe i sterujące, śruby i inne części ulepszone cieplnie. W takich przypadkach nie jest konieczna obróbka szlifowaniem jako poprzedzająca operację nagniatania.

Tabela 2. Porównanie kosztów różnych metod obróbki wykańczającej dwu serii wałków w zależności od wymaganej chropowatości powierzchni.

Chropowatość

powierzchni

Ra [m]

Względny koszt obróbki 1000 szt. wałków Procentowe zmniejszenie

kosztów obróbki nagniataniem

w stosunku do szlifowania

[%]

nagniatanie

przyrządem

trzykrążkowym

szlifowanie

kłowe

szlifowanie i

dogładzanie

oscylacyjne

0.32-0.63

0.16-0.32

0.10-0.16

0.05-0.10

1

1.10

1.31

1.69

1.68

2.09

-

-

-

-

2.35

2.57

40

48

40

35

Najlepsze rezultaty ekonomiczne można osiągnąć, łącząc za pomocą specjalnego narzędzia i oprzyrządowania operację skrawania z nagniataniem. Jest to możliwe w przypadku toczenia, wytaczania i frezowania. Sposób ten jest wyjątkowo korzystny w technologii długich wałów, tłoczysk, przy obróbce dużych płaszczyzn i głębokich otworów (szczególnie w cylindrach hydraulicznych i rurach wiertniczych), które można obrabiać na gotowo w jednym przejściu roboczym narzędzia złożonego.

Charakterystyka jakości technologicznej wyrobów nagniatanych

Dokładność wymiarowo - kształtowa Uzyskiwana dokładność zależy w znacznym stopniu od obróbki poprzedzającej i

stosowanego sposobu nagniatania. W zasadzie końcowy wymiar w zadanej tolerancji można otrzymać, stosując nagniatanie toczne głowicami rolkowymi lub przepychanie kulki (trzpienia). Konieczne jest jednak ustalenie zależności pomiędzy trwałą zmianą wymiaru przedmiotu oraz warunkami obróbki i zastosowanie odpowiednio dokładnej obróbki wstępnej. Możliwości poprawienia błędów kształtu (owalizacji, stożkowatości itp.) istnieją przy stosowaniu narzędzi z dociskiem sztywnym, a także głowic rolkowych oraz nagniatania ślizgowego, są jednak ograniczone wielkością dopuszczalnych odkształceń plastycznych.

Stan warstwy wierzchniej Nagniatanie wywołuje szereg istotnych zmian stanu warstwy wierzchniej. Charakter tych

zmian zależy od sposobu nagniatania i warunków obróbki oraz od rodzaju i stanu materiału obrabianego. Stan warstwy wierzchniej można scharakteryzować, podając jej własności stereometryczne i fizyczne. Własności stereometryczne określone są głównie przez parametry charakterystyki chropowatości powierzchni. Własności fizyczne określają:

własności mechaniczne materiału w obrębie warstwy wierzchniej (np. mikrotwardość),

parametry charakteryzujące strukturę (wymiary i kształt ziarn, skład fazowy itp.),

tekstura,

naprężenia.

Wszystkie te wielkości należy traktować jako funkcje odległości od powierzchni.

Stan warstwy wierzchniej po nagniataniu można scharakteryzować jak następuje.

Wskutek odkształceń plastycznych, wywołanych przez gładki element narzędzia, następuje

spłaszczenie wierzchołków mikronierówności powierzchni i zmniejszenie chropowatości

powierzchni. Przez odpowiedni dobór sposobu i warunków nagniatania można otrzymać

powierzchnię o żądanych parametrach chropowatości. Szczególnie małą chropowatość,

porównywalną z chropowatością elementów narzędzia (Ra = 0.04 μm), otrzymuje się

stosując sposoby statyczne. Nagniatanie dynamiczne nie daje tak małej chropowatości.

W warstwie wierzchniej występuje zgniot (gdy nagniatanie przeprowadza się na zimno).

Materiał ulega wzmocnieniu. Podstawowym (mierzalnym w obrębie warstwy wierzchniej)

parametrem charakteryzującym wzmocnienie jest mikro- lub mezotwardość. Stopień i

głębokość wzmocnienia zależy od sposobu i warunków nagniatania oraz od rodzaju i stanu

materiału. Dla stali największy względny przyrost twardości występuje przy strukturze

ferrytycznej (do 100%). Głębokość warstwy umocnionej może wynosić od ok. 0.1 do

kilkunastu mm.

Struktura i tekstura materiału warstwy wierzchniej są charakterystyczne dla stanu zgniotu.

Występuje rozdrobnienie i zmiana pierwotnego kształtu ziarn (wydłużenie w kierunku

największego odkształcenia). Mogą zachodzić przemiany fazowe (np. austenitu

szczątkowego w martenzyt). Podczas tzw. nagniatania elektromechanicznego (sposoby

toczne i ślizgowe z nagrzewaniem elektrooporowym strefy kontaktu elementu narzędzia z

przedmiotem) zmiany strukturalne wynikają z połączonego oddziaływania temperatury i

odkształceń plastycznych.

Naprężenia ostateczne w warstwie wierzchniej są ściskające i wynikają ze zwiększenia

objętości właściwej materiału w stanie zgniotu. Maksymalne (co do bezwzględnej wartości)

naprężenia występują w pobliżu powierzchni.

Stan warstwy wierzchniej określa tzw. charakterystyka podstawowa, zawierająca profilogram, zdjęcia obrazujące stan powierzchni i strukturę (na zgładzie metalograficznym przekroju warstwy wierzchniej) oraz wykresy zależności naprężeń i względnego przyrostu mikrotwardości w funkcji odległości od powierzchni.

Charakterystyka jakości użytkowej wyrobów nagniatanych

Wytrzymałość zmęczeniowa Nagniatanie powoduje istotny wzrost

wytrzymałości zmęczeniowej, spowodowany wzmocnieniem materiału warstwy wierzchniej, korzystnym stanem naprężeń i zmniejszeniem chropowatości powierzchni. Wzrost ten zależy przede głównie od stopnia i głębokości umocnienia. W przypadku, gdy wyrób w warunkach eksploatacyjnych podlega obciążeniom zmiennym przy zginaniu lub skręcaniu, maksymalne naprężenia występują przy powierzchni. Optymalna głębokość warstwy umocnionej mieści się w granicach 0.050.10r, gdzie r jest promieniem części. Istotny jest także wpływ naprężeń, które powodują asymetrię cyklu obciążenia, co wpływa korzystnie na wytrzymałość zmęczeniową.

Podwyższenie wytrzymałości zmęczeniowej występuje przy wszystkich sposobach nagniatania, pozwalających osiągnąć w danych warunkach odpowiedni stopień i głębokość wzmocnienia. Szczególnie polecane są sposoby dynamiczne, w których osiąga się duże grubości warstwy wzmocnionej bez naruszenia spójności i niepożądanych deformacji mniej sztywnych przedmiotów.

Duże znaczenie ma nagniatanie fragmentów powierzchni wyrobów, w których występuje koncentracja naprężeń: promieni przejść między stopniami wałów, wycięć, podtoczeń itp. Względny przyrost wytrzymałości zmęczeniowej może wynosić dla wałów bez stopni 2590%, a dla części z koncentratorami naprężeń nawet 150200%.

Odporność na zużycie ścierne Podwyższenie twardości i obniżenie chropowatości powierzchni podnosi odporność na

zużycie ścierne, zwłaszcza przy tarciu ślizgowym w obecności smaru. Dobre wyniki uzyskuje się, stosując sposoby oscylacyjne. Korzystne jest nagniatanie toczne lub wygładzanie ślizgowe niektórych stali stopowych po obróbce cieplnej w celu wywołania przemiany martenzytycznej w austenicie szczątkowym (względny przyrost odporności na zużycie ścierne może osiągnąć wtedy 50%). Ponadto nagniatanie powoduje skrócenie czasu docierania współpracujących części oraz zmniejszenie współczynnika tarcia, gdyż osiąga się korzystne parametry charakterystyki chropowatości powierzchni (płaskie wierzchołki mikronierówności, specyficzny układ śladów obróbki po nagniataniu oscylacyjnym, stwarzający dobre warunki smarowania). Nagniatanie powierzchni pracujących w warunkach tarcia tocznego przy wysokich naciskach nie jest zalecane.

Odporność na korozję Odporność na korozję wynika z działania dwóch przeciwstawnych czynników: materiał

w stanie zgniotu ma obniżoną odporność na korozję oraz korozji przeciwdziała istnienie gładkiej powierzchni. Nagniatanie poprawia odporność na korozję, jeżeli uzyskuje się bardzo gładką powierzchnię przy małych i jednorodnych odkształceniach. Jest to możliwe przy nagniataniu tocznym z małymi naciskami odpowiednio przygotowanych powierzchni.

Sztywność stykowa Nagniatanie powoduje wzrost rzeczywistej powierzchni styku, a tym samym obniżenie

naprężeń kontaktowych w strefie oddziaływania współpracujących części. Brak ostrych wierzchołków mikronierówności ogranicza w znacznym stopniu możliwość ich plastycznego odkształcania podczas eksploatacji. Sztywność stykowa wzrasta po nagniataniu 2 - 3 razy.

Zdolność powierzchni do odbijania światła i efekty specjalne Powierzchnie nagniatane sposobami tocznymi mają duże odstępy mikronierówności o

płaskich wierzchołkach. Zwiększa to zdolność do odbijania światła (małe rozpraszanie). Stosowanie sposobów oscylacyjnych umożliwia, dzięki sterowaniu układem śladów obróbki, uzyskanie różnorodnych efektów dekoracyjnych.

Zastosowanie nagniatania w technologii maszyn

Zakres zastosowań nagniatania wynika z charakterystyki jakości technologicznej i użytkowej części obrabianych oraz techniczno - ekonomicznej efektywności procesu.

Korzystne efekty nagniatania osiągane są na ogół w sposób prosty, nie wymagający dużych nakładów. Wykorzystuje się obrabiarki skrawające i niezbyt skomplikowane oprzyrządowanie. Niektóre typy głowic rolkowych są dostępne jako narzędzia handlowe. W wielu przypadkach nagniatanie zastępuje bardziej pracochłonne operacje wykańczającej obróbki ściernej. Wysoka jakość użytkowa powoduje zwiększenie żywotności i niezawodności części podczas eksploatacji. Wynika stąd zastosowanie nagniatania w przemyśle lotniczym i silnikowym oraz w budowie pojazdów szynowych i samochodowych także w tych przypadkach, gdy nie daje to bezpośredniej obniżki pracochłonności (czyli gdy nagniatanie jest operacją dodatkową, np. po uprzedniej obróbce cieplnej i szlifowaniu).

Przykłady zastosowania obróbki nagniataniem: osie, wały, trzpienie gładkie i stopniowane -stosuje się nagniatanie gładkościowo -

wymiarowe lub wzmacniające, zwłaszcza toczne i ślizgowe; cylindry, powierzchnie wewnętrzne otworów - nagniatanie gładkościowo - wymiarowe za

pomocą głowic wielorolkowych i narzędzi skrawająco - nagniatających jest efektywnym sposobem obróbki wykańczającej powierzchni otworów w długich cylindrach;

siłowników hydraulicznych, kilkakrotnie wydajniejszym i tańszym od tradycyjnych metod obróbki ściernej - sposoby ślizgowe i toczne stosuje się do wzmacniania powierzchni otworów pod nity w konstrukcjach lotniczych;

prowadnice i inne powierzchnie oporowe i ślizgowe - stosuje się nagniatanie jako obróbkę wzmacniającą i gładkościową, głównie sposobami tocznymi (także oscylacyjnymi);

łopatki turbin, wirników, śmigła, płaty, sprężyny, resory - zastosowanie ma zwłaszcza nagniatanie wzmacniające sposobami dynamicznymi o działaniu rozproszonym;

koła zębate, gwinty, wielowypusty - stosuje się nagniatanie statyczne wzmacniające lub gładkościowe za pomocą narzędzi współpracujących z zarysem uzwojenia;

lustra reflektorów i inne powierzchnie odblaskowe lub dekoracyjne - przeważnie stosuje się nagniatanie toczne, także oscylacyjne.

Warunki obróbki przy nagniataniu tocznym oraz podstawy ich doboru

1. Siła nagniatania P, lub - dla przyrządów wywierających nacisk w sposób sztywny (np. głowic wielorolkowych) - tzw. naddatek u (gniot bezwzględny).

2. Posuw p, będący przemieszczeniem przyrządu względem przedmiotu obrabianego, przypadającym na jeden obrót, podwójny skok lub jeden element roboczy (w zależności od kinematyki procesu i rodzaju przyrządu).

3. Prędkość nagniatania v (prędkość ruchu głównego). 4. Liczba przejść i, lub tak zwana uogólniona liczba przejść f, którą określa się jako liczbę

obciążeń siłą nagniatania każdego punktu powierzchni obrabianej. 5. Rodzaj ośrodka chłodząco - smarującego oraz intensywność jego doprowadzania do strefy

obróbki (wydatek). 6. Sposób obróbki oraz parametry chropowatości powierzchni przed nagniataniem

(zwłaszcza Ra). Warunki obróbki dobiera się dla konkretnego przyrządu, posiadającego określoną liczbę

elementów roboczych o ustalonym kształcie i wymiarach oraz dla danego gatunku i stanu materiału obrabianego. Istotne są również: kształt i wymiary przed-miotu obrabianego oraz jego sztywność (ze względu na możliwość przeniesienia sił nagniatania bez niepożądanych deformacji). Cechy te wpływają na wybór sposobu nagniatania i konstrukcję przyrządów. Przystępując do projektowania procesu technologicznego należy więc najpierw określić sposób nagniatania i typ przyrządu.

Dobór warunków obróbki przeprowadza się zazwyczaj sposobem doświadczalnym (lub analityczno - doświadczalnym). Dla typowych przyrządów dostępne są odpowiednie normatywy, opracowane na podstawie badań doświadczalnych.

Wyznaczanie charakterystyki chropowatości Chropowatość powierzchni (PN-73/M-04251) stanowi zbiór nierówności powierzchni

rzeczywistej, umownie określanych jako odchyłki profilu zmierzonego od linii odniesienia w granicach odcinka, na którym nie uwzględnia się błędów kształtu i falistości.

Stan przestrzenny nierówności ocenia się na podstawie profilu uzyskanego przez przecięcie powierzchni płaszczyzną prostopadłą do powierzchni wyrobu i wyróżnionego kierunku śladów obróbki (jeżeli taki istnieje). Opisuje go szereg parametrów:

Ra - średnie odchylenie profilu od linii średniej, Rz - średnia odległość pięciu najwyżej i najniżej położonych punktów profilu, Rmax - największa wysokość nierówności, Sm - średnia odległość nierówności, S - średnia odległość wierzchołków profilu, NL - udział nośny liniowy (parametr funkcyjny).

Zbiór wartości wybranych parametrów charakteryzujących profil nazywamy charakterystyką chropowatości powierzchni. Parametry te wyznacza się na długości tak zwanego odcinka elementarnego Lc.

Klasyfikacja sposobów nagniatania i narzędzi

Kryteria klasyfikacji sposobów nagniatania: sposób działania sił nagniatających, wywieranych przez narzędzie; cechy kinematyczno-konstrukcyjne układu obróbkowego; rodzaj kontaktu narzędzia z powierzchnią obrabianą; rodzaj współpracy narzędzia z przedmiotem; kształt i liczba elementów nagniatających narzędzia.

Element nagniatający jest to część narzędzia nagniatającego, która współpracuje bezpośrednio z powierzchnią obrabianą przedmiotu. Elementami nagniatające to kulki, rolki, krążki oraz kształtowe trzpienie nagniatające - wykonane najczęściej ze stali hartowanych.

Rolka nagniatająca - obrotowy element o kształcie walca, stożka, baryłki lub inny profil, bez otworu osiowego, dla którego stosunek długości do średnicy wynosi l/d 1;

Krążek nagniatający - jest to obrotowy element walcowy, stożkowy lub o złożonym kształcie powierzchni zewnętrznej, z otworem osiowym, o stosunku wymiarów l/d < 1;

Trzpień nagniatający - jest to obrotowy lub nieobrotowy element o złożonym kształcie, którego powierzchnia robocza może być wycinkiem kuli, torusa lub mieć inny kształt; jest on stosowany do nagniatania ślizgowego.

Nagniatak jest to narzędzie o prostej budowie z jednym elementem nagniatającym, które w czasie pracy nie wykonuje ruchu obrotowego, np. imakowy nagniatak kulkowy używany na tokarkach uniwersalnych;

Głowica nagniatająca jest to narzędzie z wieloma elementami nagniatającymi, wykonujące podczas pracy ruch obrotowy lub posuwowy, np. głowica wielorolkowa z precyzyjną regulacją wymiaru nastawczego;

Przyrząd nagniatający to urządzenie z własnym napędem, współdziałające z układem kinematycznym obrabiarki, np. przyrząd suportowy do oscylacyjnego lub dynamicznego kulkowania wałków na tokarkach uniwersalnych.

Nagniatanie można podzielić na dwie główne grupy:

statyczne, w których siły nagniatania mają stałą wartości, tzn. działają statycznie na obrabiany przedmiot poprzez elementy nagniatające, będące podczas obróbki w ciągłym kontakcie z powierzchnią obrabianą: krążkowanie, kulkowanie zwykłe i oscylacyjne, rolkowanie,

przetłaczanie ślizgowe, wygładzanie ślizgowe;

dynamiczne - siły nagniatania są okresowo zmienne w czasie obróbki, a więc działają na przedmiot dynamicznie, a elementy nagniatające są lub nie są w ciągłym kontakcie z powierzchnią obrabianą i uderzają o powierzchnię obrabianą z dużą częstotliwością. W przypadku gdy elementy nagniatające nie tracą kontaktu z przedmiotem (nagniatanie wibracyjne), wartość siły nagniatania jest zmienna, lecz nie zerowa (docisk wstępny): kulkowanie i rolkowanie dynamiczne, młotkowanie, kulkowanie strumieniowe i wibracyjne.

Nagniatanie statyczne może przebiegać w różnych warunkach cieplnych, jako nagniatanie mechaniczne na zimno oraz elektromechaniczne (termomechaniczne) z elektrycznym kontaktowym podgrzewaniem strefy obróbki. Większość sposobów nagniatania statycznego może być realizowana jako zabieg następujący bezpośrednio po skrawaniu, bądź równocześnie ze skrawaniem w jednym zabiegu złożonym (np. z toczeniem, przeciąganiem).

Elementy nagniatające: a) kulka, b) rolki: stożkowa i walcowa, c) krążek z pasmem

walcowym, d) krążek z dużym promieniem, e) krążek z zarysem promieniowo - stożkowym,

f) krążek z małym promieniem, g) krążek z zarysem specjalnym do nagniatania dużych

promieni przejść międzystopniowych wałów

Statyczne sposoby nagniatania

Nagniatanie naporowe toczne Podczas nagniatania naporowego tocznego występuje ruch obrotowy elementów

nagniatających. Elementy te toczą się po obrabianej powierzchni przedmiotu pod obciążeniem statycznie działających sił naporu. Ruch ten wynika z pokonania sił tarcia tocznego między przedmiotem a elementami nagniatającymi narzędzia i jest nadawany przez obracający się przedmiot lub narzędzie.

Rys. 2. Nagniatanie naporowe toczne wałków nagniatakami z dociskiem sprężystym: a) krążkowanie

naporowe; b) kulkowanie; c) rolkowanie; 1 - przedmiot obrabiany, 2 - krążek nagniatający,

3 – nagniatak imakowy, 4- kulka nagniatająca, 5 - uchwyt kulki, 6,8 - łożyska toczne, 7 - rolka

nagniatająca, 9 - sprężyna dociskająca.

Krążkowanie naporowe

Krążkowanie jest najprostszym i najczęściej stosowanym sposobem obróbki nagniataniem. Istnieje wiele odmian tego sposobu, które można wyodrębnić w zależności od różnych kryteriów, jak: cel obróbki, charakter siły docisku, kierunek posuwu nagniatania i sposób zamocowania w układzie obróbkowym.

Krążkowanie wzdłużne stosuje się głównie do nagniatania długich wałków, krążkowanie poprzeczne do obróbki krótkich powierzchni na wałach sztywnych - głównie czopów, natomiast krążkowanie kątowe do nagniatania umacniającego promieni przejść stopniowych lub wykorbionych wałów napędowych.

Rys. 3. Odmiany krążkowania naporowego wałków: a – wzdłużne, b - poprzeczne, c - kątowe.

Do krążkowania zaliczamy także następujące odmiany specjalne nagniatania: krążkowanie łuskujące, krążkowanie elektromechaniczne, krążkowanie krążkiem toroidalnym,

krążkowanie oscylacyjne.

Rys. 4. Schemat jednoczesnej obróbki skrawaniem i krążkowania naporowego wałka.

Kulkowanie naporowe

Wspólną cechą wszystkich odmian kulkowania naporowego jest kształt elementu nagniatającego, który ma postać twardej i gładkiej kulki. Kulki mogą być zamocowane w narzędziach w różny sposób:

w indywidualnych oprawkach nagniataków, w specjalnym uchwycie, tzw. koszyczku, zapewniającym równomierne rozmieszczenie

kulek na obwodzie kołowych bieżni, w głowicach planetarnych, umieszczone swobodnie w rowkach głowic obrotowych z zamkniętym obiegiem kulek.

Rys. 5. Układy kulkowania naporowego wałków: a) na tokarce ze sztywnym sposobem wywierania siły

docisku F, 1 - przedmiot, 2 - kulka nagniatająca, 3 - łożysko toczne podpierające, 4 - imak

nożowy suportu, b) ze sprężystym dociskiem kulki, c) nagniatakiem dźwigniowym ze sprężyną,

d) dźwigniowy z dwupunktowym podparciem kulki i dociskiem pneumatycznym

Rys. 6. Schemat układu kulowania tocznego ze sztywnym dociskiem kulki zamocowanej w oprawce

obrotowej.

Kulowanie oscylacyjne polega na plastycznym kształtowaniu na obrabianej powierzchni ciągłego rowka przez twardą i gładką kulkę, która oscylując w płaszczyźnie posuwu wzdłużnego pod określonym naciskiem przemieszcza się z posuwem nagniatania wzdłuż obrabianej powierzchni.

Rys. 7. Ślady kulowania oscylacyjnego.

Rolkowanie naporowe

Rolkowanie jest obecnie najbardziej rozwijającym się sposobem obróbki przez nagniatanie. Wynika to z wielu zalet, jakie wykazuje ten sposób nagniatania:

możliwość stosowania rolek z łożysk tocznych, małe wymiary narzędzi nagniatających do otworów, duża powierzchnia kontaktu rolek z bieżnią, co zwiększa trwałość narzędzia, możliwość wywoływania samoczynnego posuwu, możliwość stosowania dużych posuwów wzdłużnych, wynoszących 0.l0.25 m/min, a dla

głowic z samoczynnym posuwem 0,40,9m/min, możliwość obróbki obrotowych powierzchni płaskich, czołowych i stożkowych bez posuwu, duża dokładność obróbki.

Rys. 8. Odmiany rolkowania naporowego: nagniatakiem jednorolkowym z dociskiem sprężystym (a) oraz

głowicą z dociskiem sprężystym (b) i sztywnym (c).

i = 0 i 0.5 i = 0.5

Nagniatanie naporowe ślizgowe

Ślizgowe sposoby nagniatania należą do grupy sposobów naporowo-statycznych, których cechą charakterystyczną jest technologiczny poślizg, występujący między elementem nagniatającym a powierzchnią obrabianą. Podczas nagniatania twardy i gładki element nagniatający, dociskany do powierzchni obrabianej z odpowiednią siłą, przemieszcza się po obrabianej powierzchni, wywołując w strefie nagniatania tarcie ślizgowe i odkształcenie plastyczne nierówności. Odmianami nagniatania ślizgowego są:

przetłaczanie ślizgowe,

wygładzanie ślizgowe.

Przetłaczanie ślizgowe (nazywane też kalibrowaniem) znane jest jako przepychanie i przeciąganie nagniatające. Odmiany te są stosowane głównie do obróbki otworów przekroju kołowym wykonanych w przedmiotach z materiałów miękkich i o średniej twardości.

Charakterystyczną cechą kinematyki przetłaczania ślizgowego jest brak ruchu obrotowego w układzie obróbkowym. Występuje jedynie ruch posuwowy narzędzia. Przetłaczanie ślizgowe jest wykonywane na prasach lub przeciągarkach. Zaletami tego sposobu nagniatania są:

duża wydajność, proste oprzyrządowanie i obsługa, możliwość automatyzacji procesu obróbkowego, zwiększenie dokładności otworów, pole tolerancji zmniejsza się o 30-35%.

Siła normalna nagniatania powstaje wskutek różnicy wymiarowej (wcisku) narzędzia i obrabianego otworu. Siła ta równoważy się w układzie obróbkowym i nie przenosi się na elementy obrabiarki, co jest zaletą. Narzędzia nagniatające to najczęściej kulki łożyskowe oraz przepychacze trzpieniowe o przekroju kołowym.

Rys. 9. Schematy obróbki przepychaniem ślizgowym: a) kulką łożyskową b) przepychaczem

trzpieniowym walcowym c) przepychaczem wieloelementowym d) przepychaczem

trzpieniowym do otworu nieprzelotowego e) przepychanie otworu łukowego kulką łożyskową

Do obróbki wałków, otworów, płaszczyzn i powierzchni kształtowych przedmiotów o dużej twardości (ok. 60 HRC) stosuje się wygładzanie ślizgowe. W odmianie tej stosuje się elementy nagniatające o dużej twardości i małym współczynniku tarcia ślizgowego, wykonane np. z węglików spiekanych, syntetycznego korundu, rubinu a także z diamentów.

Wygładzanie ślizgowe może być realizowane również w układach obróbkowych z jednoczesnym skrawaniem. Jest to możliwe przede wszystkim przy stosowaniu kulistych elementów nagniatających, dla których zalecane wartości posuwu pokrywają się z zakresem posuwów wykańczającego toczenia i roztaczania.

Wygładzanie ślizgowe umożliwia gładkościową i umacniającą obróbkę nagniataniem materiałów trudno obrabialnych oraz hartowanych, których nagniatanie uważano do niedawna za niemożliwe. Rozwój narzędzi diamentowych, szczególnie syntetycznych, usuwa barierę ekonomiczną związaną ze stosowaniem diamentów naturalnych i stwarza nowe perspektywy rozwojowe dla tej obróbki.

Dynamiczne sposoby nagniatania

Głównym celem nagniatania dynamicznego jest umocnienie warstwy wierzchniej części maszyn narażonych na obciążenia zmienne. Charakterystyczną cechą odróżniającą nagniatanie dynamiczne od statycznego (naporowego) jest, oprócz zmienności siły docisku w czasie obróbki, przerywany okresowo kontakt elementów nagniatających z powierzchnią obrabianą przedmiotu. Charakter tego kontaktu jest dynamiczny, gdyż elementy nagniatające uderzają o przedmiot i oddają energię kinetyczną, która zostaje przemieniona w strefie nagniatania w energię odkształcenia plastycznego.

Zalety nagniatanie dynamiczne w stosunku do nagniatania statycznego:

przerywany kontakt narzędzia z przedmiotem nie powodujący powstawania niekorzystnej, ciągłej fali materiałowej przed narzędziem;

lepsze odprowadzenie ciepła ze strefy obróbki; mniejsze siły nagniatania, które wynoszą F = 30-40 N; możliwość obróbki powierzchni kształtowych nieobrotowych; możliwość realizacji obróbki na skrawających obrabiarkach uniwersalnych oraz typowych

śrutownicach.

Dynamiczne nagniatanie ma również kilka wad, do których zalicza się:

hałaśliwość pracy większości narzędzi; stosunkowo niewielką głębokość utwardzenia warstwy wierzchniej;

małą dokładność wymiarową obrobionych przedmiotów.

Podstawowymi odmianami nagniatania dynamicznego o skoncentrowanym, uderzeniowym charakterze oddziaływania elementów nagniatających na obrabianą powierzchnię są:

nagniatanie odśrodkowe - wykorzystujące działanie sił odśrodkowych wirujących elementów nagniatających, luźno zamocowanych w obrotowych narzędziach;

nagniatanie impulsowe - wykorzystujące energię kinetyczną elementów nagniatających, wprowadzanych w ruch postępowo-zwrotny przez impulsy wytwarzane w narzędziu.

Oddziaływanie dynamiczne rozproszonych elementów nagniatających w postaci kulek (stalowych, żeliwnych i szklanych) na obrabianą powierzchnię może następować w wielu punktach jednocześnie. W takim przypadku można rozróżnić:

kulkowanie strumieniowe wykonywane na specjalnych obrabiarkach lub w uniwersalnych śrutownicach,

kulkowanie wibracyjne wykonywane w obrotowo-wibracyjnych bębnach lub pojemnikach wibracyjnych.

Nagniatanie uderzeniowe skoncentrowane

Do podstawowych metod nagniatania uderzeniowego zaliczamy:

nagniatanie dynamiczne (kulkowanie) odśrodkowe, obrotowe rolkowanie impulsowe, szczotkowanie nagniatające.

Nagniatanie dynamiczne odśrodkowe polega na cyklicznym skoncentrowanym uderzaniu powierzchni obrabianej przez wirujące elementy nagniatające w postaci kulek, krążków lub trzpieni. Uderzenia te powodują miejscowe odkształcenie plastyczne, będące źródłem umocnienia i wygładzenia nierówności powierzchni.

Rys. 10. Schemat odśrodkowego kulkowania dynamicznego.

Nagniatanie uderzeniowe rozproszone

Do podstawowych metod nagniatania uderzeniowego zaliczamy:

kulkowanie strumieniowe,

kulkowanie wibracyjne.

Kulkowanie strumieniowe polega na uderzaniu powierzchni obrabianej strumieniem

kulek poruszających się z dużą prędkością, nadawaną im przez wyrzutnik wirnikowy lub

sprężone powietrze. Elementami nagniatającymi są kulki stalowe, żeliwne lub szklane. Zalety

tej metody to:

możliwość łatwej obróbki przedmiotów kształtowych, zarówno miękkich jak i hartowanych, możliwość zmian struktury warstwy wierzchniej części po obróbce cieplnej, możliwość obróbki na obrabiarkach uniwersalnych.

Rys. 11. Schemat pracy wyrzutnika wirnikowego lub pneumatycznego do kulkowania strumieniowego.

Podstawy fizyczne procesu nagniatania

Fizyczny model nagniatania tocznego

Do najbardziej istotnych sposobów powierzchniowej obróbki plastycznej należy grupa sposobów nagniatania tocznego. Element nagniatający o dużej sztywności, tocząc się po odkształcalnym przedmiocie, wywołuje w jego warstwie wierzchniej odkształcenia plastyczne oraz rozdrobnienie i ukierunkowanie struktury materiału obrabianego. W wyniku zachodzących procesów fizycznych w strefie obróbki występuje umocnienie materiału, będące skutkiem trwałych odkształceń plastycznych.

W procesie nagniatania w obszarze warstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu mogą wystąpić odkształcenia (deformacje) sprężyste, sprężysto-plastyczne oraz plastyczne, a przy pewnej wartości siły docisku F, powstaje przed narzędziem wypiętrzenie materiału w kształcie fali, która przeciwstawia się tocznemu ruchowi narzędzia.

1. W początkowej fazie procesu odkształcenia następuje deformacja sprężysta materiału. 2. W następnej fazie zostaje przekroczona granica sprężystości materiału obrabianego, a

pod powierzchnią w warstwie wierzchniej powstaje strefa uplastyczniona. 3. Przy dalszym zwiększaniu siły docisku strefa plastyczna, otoczona obszarem

sprężystym, powiększa się. Strefa sprężysta zaczyna zanikać, a strefa plastyczna rozszerza się w głąb pod powierzchnią, wskutek czego tworzy się fala materiału przed toczącym się elementem nagniatającym.

Rys. 12. Modele odkształceń w procesie nagniatania tocznego: a) sprężystych, b) sprężysto-plastycznych,

c) plastycznych: e - strefa sprężysta, p- strefa plastyczna, hf - wysokość fali materiału.

Umocnienie warstwy wierzchniej

Element nagniatający, pod wpływem siły docisku F wywołuje w strefie styku z przedmiotem obrabianym miejscowe odkształcenia sprężyste oraz plastyczne. Ze względu na dużą twardość elementu nagniatającego, odkształcenie zachodzi głównie w warstwie wierzchniej przedmiotu. Wskutek odkształcenia występuje zmiana orientacji krystalograficznej ziaren oraz ich pierwotnego kształtu. Ponadto ziarna ulegają rozdrobnieniu, spłaszczeniu i wydłużeniu w kierunku największych odkształceń, tworząc teksturę zgniotu wykazującą anizotropię własności mechanicznych. Odkształcenie plastyczne zachodzi do pewnej głębokości od powierzchni, która zależy od własności plastycznych materiału i parametrów technologicznych nagniatania.

Rys. 13. Schemat odkształceń plastycznych w warstwie wierzchniej wałka podczas nagniatania kulką: a)

w przekroju wzdłużnym; b) w przekroju poprzecznym.

Przyrost twardości po nagniataniu zależy od zawartości węgla oraz składników stopowych w stali. Dla stali węglowych zwykłych jest on większy niż dla stali stopowych o tej samej zawartości węgla. Ze wzrostem zawartości węgla zmniejszają się proporcjonalnie przyrosty twardości (od 145 do 114 HB) pomimo zwiększania bezwzględnych nacisków nagniatania.

Tabela 3. Zmiana twardości powierzchni wałków z różnych stali, nagniatanych kulkowaniem naporowym.

Gatunek stali

Średnia

zawartość

węgla

%

Twardość powierzchni HB Wzrost

twardości [HB]

Maksymalny

jednostkowy

nacisk nagniatania

[MPa]

przed

nagniataniem

po

nagniataniu

Żelazo Armco

Stal 10

Stal 20

Stal 30

Stal 45

Stal U7*

Stal U10*

Stal U12*

-

0.10

0.20

0.30

0.45

0.7

1.,0

1.0

90

120

140

154

176

185

200

204

235

277

292

298

305

310

315

318

145

152

152

144

129

125

115

114

1000

1200

1400

1550

1800

1950

2100

2250

Warunki obróbki nagniataniem: średnica przedmiotu d = 20 mm, Dk = 10 mm, posuw

p = 0.06mm/obr, prędkość v = 1 m/s, liczba przejść i = 1; * - wg GOST.

Podczas powierzchniowej obróbki plastycznej, wskutek zgniotu, ulegają zmianie własności mechaniczne materiału, zwiększają się wskaźniki własności wytrzymałościowych (twardość, granica proporcjonalności, granica plastyczności, granica sprężystości i wytrzymałość na rozciąganie), natomiast ulegają zmniejszeniu wskaźniki własności plastycznych (wydłużenie względne, przewężenie względne i udarność). Ze wzrostem stopnia zgniotu granice proporcjonalności i plastyczności stopniowo zbliżają się do wartości granicy wytrzymałości materiału. Strefa deformacji sprężystych zwiększa się w wyniku zmniejszenia strefy odkształceń plastycznych, tzn. że materiał staje się coraz bardziej kruchy. Proces nagniatania jest ograniczony ze względu na dopuszczalny stopień odkształcenia plastycznego, którego przekroczenie powoduje technologiczne pękanie i łuszczenie się powierzchni obrabianej. Dla stali węglowych i stali perlitycznych stan „nasycenia" zgniotem, powodujący wystąpienie początków łuszczenia, następuje już dla stopnia zgniotu wynoszącego 40-45%, a dla stali austenitycznych 60-70%.

1. Na podstawie ćwiczenia laboratoryjnego opracuj schemat algorytmu nagniatania naporowego tocznego,

ilustrujący zależności pomiędzy warunkami obróbki i parametrami technologicznymi.

Wydział Nowych Technologii i Chemii Katedra Zaawansowanych Materiałów

i Technologii

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego z przedmiotu

Techniki Wytwarzania

Temat: Nagniatanie naporowe części maszyn

Wykonał: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Grupa: . . . . . . . . . . . . Data: . . . . . . . . . . . . Ocena: . . . . . . . . . . . .

Ra0

Ra1

d1

d0

P

d0 – średnica wyjściowa wałka;

d1 – średnica wałka po nagniataniu;

Ra0 – chropowatość wyjściowa wałka;

Ra1 – chropowatość wałka po nagniataniu;

P – posuw nagniataka.

2. Badanie wpływu chropowatości wstępnej na zmiany wymiarów obrabianego przedmiotu i jego chropowatość

końcową.

Narzędzie: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Materiał obrabiany: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Obróbka wstępna: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Prędkość nagniatania: . . . . . . . . . . . [m/s] Posuw: . . . . . . . . . . . [mm/obr.] Liczba przejść: . . . . . . . . . . .

Lp. Posuw

[mm/obr]

Wałek przed nagniataniem Wałek po nagniataniu d = d0 – d1

d0 [mm] Ra0 [m] Wt0 [m] d1 [mm] Ra1 [m] Wt1 [m]

1

2

3

Twardość

3. Badania wpływu liczby przejść narzędzia na zmiany wymiarów obrabianego przedmiotu i jego chropowatość

końcową.

Narzędzie: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Materiał obrabiany: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Obróbka wstępna: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chropowatość wyjściowa Ra0: . . . . . . . . . . . [m]

Prędkość nagniatania: . . . . . . . . . . . [m/s] Posuw: . . . . . . . . . . . [mm/obr.]

Lp. Liczba

przejść

Wałek przed nagniataniem Wałek po nagniataniu d = d0 – d1

d0 [mm] Ra0 [m] Wt0 [m] d1 [mm] Ra1 [m] Wt1 [m]

1

2

3

4. Opracowanie wyników:

Należy sporządzić wykresy Ra1(Ra0), Ra1(liczby przejść), d(Ra0). Sformułować wnioski dt. wpływu badanych

warunków obróbki na chropowatość powierzchni i zmiany wymiarowe.