Relationship between surface roughness and load capacity of adhesive joints made of aluminum alloy 2024-T3 after shot peening

• Autorzy: Zielecki Władysław , Ozga Ewelina

Identyfikatory

DOI

10.7862/tiam.2022.4.4

Warianty tytułu

PL

Zależność między chropowatością powierzchni i nośnością połączeń klejowych stopu aluminium 2024-T3 po pneumokulkowaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the work was to investigate the influence of selected shot peening parameters on the load capacity of adhesive joints and on the surface roughness of samples made of aluminum alloy 2024-T3. The research was also aimed at verifying whether it is possible to assess the load capacity of adhesive joints on the basis of the surface roughness parameters after shot peening. The treatment variants were developed according to the matrix of the Hartley's PS/DS-P:Ha3 plan. Shot peening time varied from 60 to 180 s, ball diameter from 0.5 to 1.5 mm and compressed air pressure from 0.3 to 0.5 MPa. As a result of the analysis of the correlation between the load capacity of connections and the surface roughness, it can be concluded that the greatest relationship exists between the load capacity and the Rku parameter. The regression analysis shows that the load capacity of the connections should increase along with the increase of the Rku parameter. The study also showed that the Rku parameter is also most strongly associated with the deflection of the Almen strips. The Almen strip deflection increases with the increase of the Rku parameter. The regression equation describing the influence of shot peening parameters on the value of the Rku parameter indicates that the value of the Rku parameter increases with the increase of the treatment time and the decrease of the ball diameter and the compressed air pressure.

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu wybranych parametrów pneumokulkowania na nośność połączeń klejowych oraz chropowatość powierzchni próbek ze stopu aluminium 2024-T3. Badania miały również na celu sprawdzenie, czy możliwa jest ocena nośności połączeń klejowych na podstawie parametrów chropowatości powierzchni po pneumokulkowaniu. Warianty pneumokulkowania opracowano zgodnie z matrycą planu Hartleya PS/DS-P:Ha3. Czas obróbki zmieniał się w zakresie od 60 do 180 s, średnica kulek od 0,5 do 1,5 mm i ciśnienie sprężonego powietrza od 0,3 do 0,5 MPa. W wyniku analizy korelacji miedzy nośnością połączeń i chropowatością powierzchni można stwierdzić, ze największa zależność występuje pomiędzy nośnością a parametrem Rku. Analiza regresji wskazuje, ze wraz ze zwiększaniem wartości parametru Rku nośność połączeń również powinna wzrastać. W ramach pracy wykazano również, że parametr Rku jest parametrem chropowatości najsilniej związanym ze strzałką ugięcia płytek Almena. Strzałka ugięcia płytek Almena wzrasta wraz ze wzrostem parametru Rku. Równanie regresji opisujące wpływ parametrów pneumokulkowania na wartość parametru Rku wskazuje, że wartość parametru Rku wzrasta wraz ze zwiększaniem czasu kulkowania i zmniejszaniem średnicy kulek i ciśnienia sprężonego powietrza.

Słowa kluczowe

EN

shot peening; single-lap adhesive joint; load capacity; surface roughness; Hartley's PS/DS-P Ha3 plan; Almen test

PL

pneumokulkowanie; jednozakładkowe połączenie klejowe; nośność; plan Hartleya PS/DS-P Ha3; próba Almena

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 4
• Strony: 34--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., 1 rys., wykr.

Twórcy

autor

Zielecki Władysław

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0002-7864-5525

autor

Ozga Ewelina

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, al. Powstańców Warszawa 8, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0002-7359-6007

Bibliografia

• 1. Adamczak S. 2008. Pomiary geometryczne powierzchni: zarysu kształtów, falistość i chropowatość. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.
• 2. An T., Li S., Qu J., Shi J.,Zhang S., Chen L., Zhenga S., Yanga F. 2019. “Effects of shot peening on tensile properties and fatigue behavior of X80 pipeline steel in hydrogen environment”. International Journal of Fatigue 129 : 105235.
• 3. Chaib M., Megueni A., Ziadi A., Guagliano M., Belzunce F., J., V. 2016. “Experimental study of the shot peening treatment effect on austenitic stainless steel”. International Journal of Materials and Product Technology 53 : 298-314.
• 4. Custódio J. 2015. Structural Adhesives. W: Materials for Construction and Civil Engineering. Science, processind and design , 717-772. Springer.
• 5. da Silva Lucas F. M. , Öchsner Andreas , Adams Robert D. 2018. Introduction to Adhesive Bonding Technology. W: Handbook of Adhesion Technology, 1-8. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
• 6. Dobrzański L. 2010. Leksykon Materiałoznawstwa. Praktyczne zestawienie norm polskich, zagranicznych i międzynarodowych. Cz. 4, rozdział 1: Metale nieżelazne i ich stopy. Warszawa: Wydawnictwo Verlag Dashofer.
• 7. Dzierwa A. 2008. Kulowanie jako metoda poprawy wybranych właściwości warstwy wierzchniej elementów z powłokami chromowymi. W: Współczesne problemy w technologii obróbki przez nagniatanie. Tom 2, 241-248. Gdańsk: Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji. Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej.
• 8. Grzesik W. 2015. “Effect of the machine parts surface topography features on the machine service”. Mechanik 8-9 : 587-593.
• 9. Grzesik W. 2019. “Influence of surface roughness on fatigue life of machine elements - developments in experimental investigations and simulation”. Mechanik 5-6 : 307-313.
• 10. Grzesik W. 2016. “Influence of surface textures produced by finishing operations on their functional properties”. Journal of Machine Engineering 16 : 15-23.
• 11. Grzesik W. 2016. “Prediction of the Functional Performance of Machined Components Based on Surface Topography: State of Art”. Journal of Materials Engineering and Performance 25 :4460-4468.
• 12. Her S.C., Chan C. F. 2019. “Interfacial Stress Analysis of Adhesively Bonded Lap Joint”. Materials 12 : 2403.
• 13. https://tds.henkel.com/tds5/Studio/ShowPDF/?pid=EA%203430&format=MTR&subformat=HYS&language=PL&plant=WERCS&authorization=2 [Loctite EA 3430 technical data, access September 2022].
• 14. Iswanto P.T., Yaqin R.I., Akhyar, Sadida H.M. 2020. “Influence of shot peening on surface properties and corrosion resistance of implant material AISI 316L”. Metalurgija 59 : 309-312.
• 15. Kavdir E.Ç., Aydin M.D. 2020. “The experimental and numerical study on the mechanical behaviors of adhesively bonded joints”. Composites Part B 184 : 107725.
• 16. Korzyńska K., Zielecki W., Korzyński M. 2018. “Relationship between residual stress and strength of single lap joints made of Ti6Al4V alloy, adhesively bonded and treated using pneumatic ball peening”. Journal of Adhesion Science and Technology, 1849-1860.
• 17. Korzyński M. 2013. Metodyka eksperymentu. Planowanie, realizacji i statystyczne opracowanie wyników eksperymentów technologicznych. Warszawa: Wydawnictwo WNT.
• 18. Kubit A., Bucior M., Zielecki W., Stachowicz F. 2016. “The impact of heat treatment and shot peening on the fatigue strength of 51CrV4 steel”. Procedia Structural Integrity 2 : 3330-3336.
• 19. Kuczmaszewski J., Pieśko P., Zawada-Michałowska M. 2016. “Surface roughness of thin-walled components made of aluminium alloy EN AW-2024 following different milling strategies”. Advances in Science and Technology Research Journal 10 : 150-158.
• 20. Laber S. 2010. “The influence of the condition of the surface layer on tribological properties spheroidal ferretic cast iron after pressing”. Tribologia 1 : 51-60.
• 21. Lin Q., Liu, H., Zhu C., Chen D., Zhou S. 2020. “Effects of different shot peening parameters on residual stress, surface roughness and cell size”. Surface & Coatings Technology 398 : 126054.
• 22. Liu J., Yue Z, Geng X., Wen S., Yan W. 2018. Long-Life Design and Test Technology of Typical Aircraft Structures. National Defense Industry Press and Springer Nature Singapore Pte Ltd.
• 23. Omari M. A., Mousa H. M., AL-Oqla F. M., Aljarrah M. 2019. “Enhancing the surface hardness and roughness of engine blades using the shot peening process”. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials 6 : 999-1004.
• 24. Palacios M., Bagherifard S., Guagliano M., Fernández Pariente I. 2014. “Influence of severe shot peening on wear behaviour of an aluminium alloy”. Fatigue & Fracture & Engngineering Materials & Structures 37 : 821-829.
• 25. PN EN 1465:2009 Adhesives - Determination of tensile lap-shear strength of bonded assemblies. Warsaw: Polish Committee for Standardization.
• 26. PN-EN ISO 4287:1999. Specifications of product geometry - Geometric structure of the surface: profile method - Terms, definitions and parameters of the geometric structure of the surface. Warsaw: Polish Committee for Standardization.
• 27. SAE J443 Procedures for Using Standard Shot Peening Test Strip.
• 28. Sherafatnia K., Farrahi G.H., Mahmoudi A.H., Ghasemi A. 2016. “Experimental measurement and analytical determination of shot peening residual stresses considering friction and real unloading behavior”. Materials Science & Engineering 657 : 309-321.
• 29. Zaleski K., Matuszak J., Zaleski R. 2018. Metrologia warstwy wierzchniej. Lublin: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej.
• 30. Zielecki W., Bąk Ł., Guźla E., Bucior M. 2019. “Statistical analysis of the influence shot peening arameters on the capacity of single lap adhesive joints from aluminim alloy 2024”. Technologia i Automatyzacja Montażu 1 : 30-34.
• 31. Zielecki W., Korzyńska K. 2016. „Umacnianie zakładkowych połączeń klejowych stopu tytanu Ti6Al4V metodą pneumokulowania”. Technologia i Automatyzacja Montażu 1 : 44-47.
• 32. Zielecki W., Pawlus P., Perłowski R., Dzierwa A. 2013. “Surface topography effect on strength of lap adhesive joints after mechanical pre-treatment”. Archieve of Civil and Mechanical Engineering 13 : 175-185.
• 33. Zielecki W., Pawlus P., Perłowski R., Dzierwa A. 2011. „Analiza wpływu struktury geometrycznej powierzchni w układzie 3D na wytrzymałość połączeń klejowych”. Technologia i Automatyzacja Montażu 1 : 33-37.
• 34. Zielecki W., Perłowski R., Pawlus P. 2009. The analysis of the effect of surface topography on strength of lap glued joints. W: Procedings of 12th International Conference on Metrology and Properties on Engineering Surfaces. Reszów: Publications Rzeszów University of Technology.
• 35. Zielecki W., Perłowski R., Trzepieciński T. 2007. „Analiza stanu naprężeń w spoinie zakładkowego połączenia klejowego umocnionego metodą pneumokulowania”. Technologia i Automatyzacja Montażu 1 : 31-33.
• 36. Zielecki W. 2008. Determinanty určujúce pevnostné vlastnosti lepených spojov. Habilitačná práca. Koszyce.
• 37. Zielecki W. 2007. „Wpływ rozwinięcia struktury powierzchni na wytrzymałość zakładkowych połączeń klejowych”. Technologia i Automatyzacja Montażu 2, 3 : 108-111.
• 38. Zyzak P. 2015. “Evaluation of shot stream parameters using indicators of the test with control plates”. Mechanik 8-9 : 374-381.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).