The effect of vibratory and rotational shot peening and wear on fatigue life of steel

• Autorzy: Zaleski K.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.1.14

Warianty tytułu

PL

Wpływ kulkowania wibracyjno – rotacyjnego i zużywania stali na trwałość zmęczeniową

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper reports the experimental results of investigation of the effect of tribological wear of C45 steel specimens subjected to grinding and vibratory and rotational shot peening on their fatigue life. The study also investigated the effect of wear on surface roughness and the distribution of residual stresses in the surface layer of the tested specimens. Counterspecimen pressure on the specimen was variable during the wear process. Fatigue life was investigated on a specially constructed test stand enabling cyclic bending of the tested specimen. It was found that increasing the counterspecimen pressure leads to an increase in surface roughness and fatigue life as well as generates undesired residual stresses. The negative effects of tribological wear were more visible for the specimens subjected to grinding than for those which were exposed to vibratory and rotational shot peening.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych wpływu zużywania tribologicznego próbek ze stali C45, szlifowanych oraz kulkowanych wibracyjno – rotacyjnie, na trwałość zmęczeniową. Badano też wpływ zużywania na chropowatość powierzchni oraz rozkład naprężeń własnych w warstwie wierzchniej badanych próbek. Parametrem zmiennym w procesie zużywania był nacisk przeciwpróbki na próbkę. Trwałość zmęczeniową badano na specjalnym stanowisku, umożliwiającym cykliczne zginanie badanej próbki. Stwierdzono, że ze wzrostem nacisku przeciwpróbki następuje pogorszenie chropowatości powierzchni, ukształtowanie mniej korzystnych naprężeń własnych oraz zmniejszenie trwałości zmęczeniowej. Negatywne skutki zużycia tribologicznego bardziej widoczne są dla próbek szlifowanych niż dla kulkowanych wibracyjno – rotacyjnie.

Słowa kluczowe

EN

vibratory and rotational shot peening; wear; surface roughness; residual stresses; fatigue life

PL

kulkowanie wibracyjno–rotacyjne; zużycie; chropowatość powierzchni; naprężenia własne; trwałość zmęczeniowa

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 1
• Strony: 102--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zaleski K.

• Department of Production Engineering Mechanical Engineering Faculty Lublin University of Technology ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Boehlert C.J, Cowen C.J, Quast J.P, Akahori T, Niinomi M. Fatigue and wear evaluation of Ti-Al-Nb alloys for biomedical applications. Material Science and Engineering C 2008; 28: 323-330, http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2007.04.003.
• 2. Carvalho A.L.M, Voorwald H.J.C. Influence of shot peening and hard chromium electroplating on the fatigue strength of 7050-T4751 aluminum alloy. International Journal of Fatigue 2007; 29: 1282-1291, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2006.10.003.
• 3. Galda L, Dzierwa A, Sep J, Pawlus P. The effect of oil pockets shape and distribution on seizure resistance in lubricated sliding. Tribol Lett 2010; 37: 301-311, http://dx.doi.org/10.1007/s11249-009-9522-7.
• 4. Korzynski M, Dzierwa A, Pacana A, Cwanek J. Fatigue strength of chromium coated elements and possibility of its improvement with ball peening. Surface & Coatings Technology 2009 Dec; 204(5): 615-620, http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.08.049.
• 5. Kulakowska A, Kukielka L, Kukielka K, Malag L, Patyk R, Bohdal L. Possibility of steering of products surface layer properties in burnishing rolling process. Applied Mechanics and Materials 2014; 474: 442-447, http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.474.442.
• 6. Lawrowski Z. Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie. Warszawa: PWN, 1993.
• 7. Leśniewski T, Krawiec S. Wpływ twardości stalowych materiałów ślizgowych na ich zużycie. Tribologia 2004; 3: 237-245.
• 8. Maruda R.W, Feldshtein E.E, Legutko S, Królczyk G.M. Improving the efficiency of running-in for a bronze-stainless steel friction pair. Journal of Friction and Wear 2015 Nov; 36(6): 548-553, http://dx.doi.org/10.3103/S1068366615060082.
• 9. Matuszak J, Zaleski K. Edge states after wire burnishing of magnesium alloys. Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal 2014; 86(4): 328-335, http://dx.doi.org/10.1108/AEAT-09-2012-0155.
• 10. Matuszewski M, Styp-Rekowski M. Wpływ kierunkowości struktury geometrycznej powierzchni na intensywność zużywania par ciernych. Tribologia 2007; 2: 469-477.
• 11. Michalczewski R, Piekoszewski W, Szczerek M, Tuszynski W. The lubricant-coating interaction in rolling and sliding contacts. Tribology International 2009; 42: 554-560, http://dx.doi.org/10.1016/j.triboint.2008.05.001.
• 12. Morita T, Keita A, Chuji K. Effect of combination treatment on wear resistance and strength of Ti-6Al-4V alloy. Material Science & Engineering A 2014; 618: 438-446, http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2014.09.042.
• 13. Przybylski W, Hochschulz R. Technologia wytwarzania mikrorowków na powierzchni tarcia łożysk ślizgowych przez nagniatanie oscylacyjne. Tribologia 1999; 5: 625-638.
• 14. Rudawska A. Selected aspects of the effect of mechanical treatment on surface roughness and adhesive joint strength of steel sheets. International Journal of Adhesion and Adhesives 2014; 50: 235-243, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2014.01.032.
• 15. Sep J, Pawlus P, Galda L. The effect of helical groove geometry on journal abrasive wear. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2013; 13: 150-157, http://dx.doi.org/10.1016/j.acme.2013.01.001.
• 16. Sledz M, Bak L, Stachowicz F, Zielecki W. Analysis of the effect of shot peening on mechanical properties of steel sheets used as screener sieve materials. International Symposium on Dynamic Deformation and Fracture of Advanced Materials (D2FAM2013). Journal of Physics Conference Series; 2013 Sep (451) Loughborough Univ.
• 17. Sosnovskiy L.A, Bogdanovich A.V, Yelovoy O.M, Tyurin S.A, Komissarov V.V, Sherbakov S.S. Methods and main results of tribo-fatigue tests. International Journal of Fatigue 2014; 66:207-219, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2014.04.006.
• 18. Zaleski K, Blawucki S. Evaluation of the effectiveness of the shot peening process for thin-walled parts based on the diameter of impressions produced by the impact of shot media. Advances in Science and Technology. Research Journal 2015; 9(26): 77-82.
• 19. Zaleski K. The effect of shot peening on the fatigue life of parts made of titanium alloy. Eksploatacja i Niezawodnosc Maintenance and Reliability 2009; 4(44): 65-71.
• 20. Zaleski R, Zaleski K, Gogol M, Wiertel M. Positron annihilation study of aluminum, titanium and iron alloys surface after shot peening. Applied Physics A 2015; 120: 551-559, http://dx.doi.org/10.1007/s00339-015-9214-0.