Badania wpływu parametrów nagniatania wibracyjnego na trwałość zmęczeniową elementów ze stopu tytanu

• Autorzy: Zaleski K.

Warianty tytułu

EN

Research on the effect of vibratory shot peening parameters on fatigue life of parts made of titanium alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych wpływu parametrów nagniatania wibracyjnego próbek ze stopu tytanu Ti-6Al-4V na trwałość zmęczeniową. Nagniatane próbki były mocowane w komorze roboczej, która była posadowiona na wibratorze. Jako elementy nagniatające stosowano kulki łożyskowe. Nagniatanie prowadzono przy następujących zmiennych parametrach technologicznych: amplituda i częstotliwość drgań wibratora, średnica kulek nagniatających oraz czas nagniatania. Badania porównawcze trwałości zmęczeniowej próbek przeprowadzono na specjalnym stanowisku przedstawionym na rysunku 1. Próbki poddawano obustronnym, cyklicznym obciążeniom zginającym. Wykazano istotny wpływ parametrów nagniatania wibracyjnego na trwałość zmęczeniową badanych próbek (rys. 2÷5). Wzrost wszystkich badanych parametrów nagniatania wibracyjnego wpływa na zwiększenie trwałości zmęczeniowej próbek od 120 do 415%, w zależności od parametrów nagniatania. W przyjętym zakresie badanych parametrów w największym stopniu na trwałość zmęczeniową wpływa częstotliwość drgań wibratora (rys. 6). Zwiększanie parametrów nagniatania w zakresie małych wartości powoduje znaczny wzrost trwałości zmęczeniowej, natomiast zmiany parametrów w zakresie dużych wartości powodują mniejsze zmiany trwałości zmęczeniowej. Uzyskane wyniki porównano z wynikami badań trwałości zmęczeniowej próbek, które poddano obróbce metodą kontrolowanego dynamicznego nagniatania rozproszonego. Stwierdzono, że obróbka nagniataniem wibracyjnym umożliwia uzyskanie podobnego zwiększenia trwałości zmęczeniowej jak po kontrolowanym dynamicznym nagniataniu rozproszonym.

EN

The influence of the burnishing parameters of the titanium alloy Ti-6Al-4V by vibration shot peening on fatigue life was studied experimentally. Shot peening was performed on a special device. Shot peened specimens were secured in a working chamber, which was mounted on a vibrator. As shot peening elements bearing balls were used. Vibratory shot peening was performed with the following variable parameters: vibration amplitude, vibration frequency, ball diameter and peening time. Comparative tests of the fatigue life of the specimens were performed on a special testing stand shown in Figure 1. The investigated specimens were subjected to symmetrical (double-sided) cyclic bending loads. The study shows that the shot peening parameters have a considerable influence on the fatigue life of the investigated specimens (Fig. 2÷5). The increase in every investigated shot peening parameter influenced the fatigue life of the specimens. The fatigue life increased by 120÷415%, depending on the peening parameters. Within the adopted range of parameters, the fatigue life was affected to the greatest degree by the vibration frequency of the vibrator (Fig. 6). Augmentation of the shot peening parameters within the range of low values caused a significant increase in fatigue life, while changes of the parameters within the range of high values lead to smaller changes in fatigue life. The obtained results were compared to the fatigue life investigation results of samples which were machined by a controlled shot peening method. The studies showed that vibratory shot peening can achieve a similar increase in fatigue life as controlled shot peening.

Słowa kluczowe

PL

nagniatanie wibracyjne; trwałość zmęczeniowa; stop tytanu

EN

vibratory shot peening; fatigue life; titanium alloy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 3
• Strony: 215--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zaleski K.

• Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

Bibliografia

• [1] Oczoś K. E.: Kształtowanie ubytkowe tytanu i jego stopów w przemyśle lotniczym technice medycznej. Część II. Mechanik 10 (2008) 754÷767.
• [2] Sieniawski J.: Badania zmęczeniowe i analiza fraktograficzna stopów tytanu. Mechanik 11 (1993) 383÷386.
• [3] Novovic D., Dewes R. C., Aspinwall D. K., Voice W., Bowden P.: The effect of machined topography and integrity on fatigue life. International Journal of Machine Tools & Manufacture 44 (2004) 125÷134.
• [4] Ivanova S. G., Biederman R. R, Sisson R. D.: Investigation of fatigue crack initiation in Ti-6Al-4V during tensil – tensil fatigue. Journal of Materials Engineering and Performance 11 (2) (2002) 226÷231.
• [5] Yang X., Liu C. R., Grandt A. F.: An experimental study on fatigue life variance, residual stress and their correlation of face turned and ground Ti-6Al-4V samples. Journal of Manufacturing Science and Engineering, November (2002) 809÷819.
• [6] Jiang X. P.: Man C.-S, Shepard M. J., Zhai T.: Effects of shot-peening and re-shot-peening on four-point bend behaviour of Ti-6Al-4V. Materials Science and Engineering A 468-470 (2007) 137÷143.
• [7] Łunarski J., Zielecki W.: Ocena wytrzymałości zmęczeniowej stopów łopatkowych po procesach implantacji i mikrokulkowania. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Mechanika z. 17, 46 (1988) 109÷116.
• [8] Korzyński M.: Kulowanie strumieniowe kulkami szklanymi i łożyskowymi jako sposób poprawy wytrzymałości zmęczeniowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Mechanika z. 17, 46 (1988) 25÷31.
• [9] Tsuji N., Tanaka S., Takasugi T.: Effects of combined plasma-carburizing and shot peening on fatigue and wear properties of Ti-6Al-4V alloy. Surface & Coatings Technology 203 (2009) 1400÷1405.
• [10] Łunarski J.: Właściwości fizyczne i użytkowe stopów tytanu po procesie nagniatania dynamicznego. Wyd. Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów (1982).
• [11] Zaleski K.: Wpływ dynamicznego nagniatania rozproszonego na trwałość zmęczeniową elementów ze stopu tytanu Ti-6Al-4V. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 4 (44) (2009) 65÷71.
• [12] Zaleski K., Parol A.: Wpływ parametrów nagniatania wibracyjnego na stan warstwy wierzchniej stopu tytanu WT3-1. [W:] Łunarski J. (red.) Materiały III Konferencji N-T „Wytwarzanie elementów maszyn ze stopów metali o specjalnych własnościach”, Rzeszów (1985) 246÷253.
• [13] Zaleski K.: Kształtowanie wybranych właściwości warstwy wierzchniej elementów metalowych w procesie dynamicznego nagniatania rozproszonego. Wyd. Politechniki Lubelskiej, Lublin (2008).
• [14] Zaleski K.: Urządzenie do fizycznego modelowania procesu nagniatania dynamicznego rozproszonego. Przegląd Mechaniczny 9S (2005) 253÷256.