Zmiana właściwości tribologicznych oraz naprężeń własnych stopu aluminium PN-EN 7075 wywołana odkształceniem plastycznym procesu kulowania

• Autorzy: Stegliński M. , Kaczmarek Ł. , Sawicki J. , Gawroński Z. , Januszewicz B. , Stachurski W.

Warianty tytułu

EN

Change of tribological properties and residual stresses in PN-EN 7075 aluminum alloy due to plastic deformation of the shot peening process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano wyniki prac badawczych dotyczących analizy wpływu odkształcenia plastycznego SP ( Shot Peening) na właściwości tribologiczne oraz naprężenia własne stopu aluminium. Badania obróbki plastycznej wykonano na stopie PN-EN 7075. Badania odkształcenia plastycznego warstwy przypowierzchniowej w wyniku procesu kulowania były przeprowadzane z zastosowaniem stalowego śrutu o średnicy D = 2÷3 mm. Dodatkowo przeprowadzono badania pod kątem wpływu siły uderzenia śrutu oraz odległości dyszy od badanego materiału na wymienione właściwości. Analiza wyników obejmowała badania tribologiczne metodą pin on disc, pomiar naprężeń własnych metodą rentgenowską za pomocą dyfraktometru PROTO iXRD oraz pomiar grubości strefy umocnienia za pomocą mikrotwardościomierza Clemex. Stwierdzono zmniejszenie o ok. 42% współczynnika tarcia badanego stopu. Badania naprężeń własnych wykazały, że ich wartość jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy śrutu. Analiza wpływu siły uderzenia i odległości dyszy wskazała na nieliniowego wpływu tych parametrów na wartość naprężeń własnych. Maksymalną wartość naprężeń ściskających wynoszącą –232 MPa uzyskano dla ciśnienia 0,8 MPa oraz odległości dyszy 70 mm. Badania wpływu odkształcenia plastycznego na poprawę właściwości tribologicznych warstwy przypowierzchniowej dowodzą, iż obróbka plastyczna SP wpływa na poprawę właściwości tribologicznych warstwy przypowierzchniowej stopu 7075. Wartość wprowadzanych naprężeń ściskających jest uzależniona od średnicy śrutu, siły uderzenia i odległości materiału od dyszy.

EN

The article presents the research on the effects of plastic deformation of SP (shot peening) on the tribological properties and residual stress of aluminum alloy. Plastic working tests were performed using the PN-EN 7075 alloy. The study of plastic deformation of surface layer as a result of SP were carried out using a round steel pellets of diameter D = 2 to 3 mm. In addition, effects of an angle of impact forces shot and nozzle distance from the test material on the properties have been studied. The analysis included the results of tribological tests using the method of “pin on disc”, the measurement of residual stresses based on PROTO iXRD diffractometer and measuring the thickness of the zone of compressive stress by means of microhardness Clemex auto companies. It was stated a 42% reduction in the friction coefficient of the tested alloy. Measurements of stress tests have shown that their value is inversely proportional to the diameter of the shot. Analysis of the impact force and the distance nozzle led to no linear effects on the parameters of the value of residual stresses. The maximum compressive stress value amounted –232 MPa was obtained for the pressure of 0.8 MPa and 70 mm. Investigations of the effect of plastic deformation of surface layer have shown that SP improves the tribological properties of the alloy surface layer 7075. The value of compressive stress introduced depends on the diameter of the shot, the impact force and the distance from the nozzle material.

Słowa kluczowe

PL

stopy aluminium; kulowanie; współczynnik tarcia; naprężenia własne

EN

aluminum alloys; shot peening; friction coefficient; residual stress

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 5
• Strony: 485--488
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stegliński M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Kaczmarek Ł.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Sawicki J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Gawroński Z.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Januszewicz B.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Stachurski W.

• Instytut Obrabiarek i Technologii Budowy Maszyn, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Adamczyk-Cieslak B., Mizera J., Kurzydłowski W.: Thermal stability of model Al-Li alloys after severe plastic deformation – efect of the solute Li atoms. Materials Science and Engineering A527 (2010) 4716÷4722.
• [2] Antipow W. W., Sienatorowa O. G., Tkaczenko E. A., Wachromow R. O.: Высокопрочные Al-Zn-Mg-Cu сплавы и легкие Al-Li. Металловедение и термическая обработка металлов 9 (2011) 27÷33.
• [3] Lee S. H., Saito Y., Sakai T., Utsunomiya H.: Microstructures and mechanical properties of 6061 aluminum alloy processed by accumulative roll-bonding. Materials Science and Engineering A325 (2002) 228÷235.
• [4] Segal V. M.: Method and apparatus for intensive plastic deformation of flat billets. Patent USSR No 575892 (1977).
• [5] Nagarajan D., Chakkingal U., Venugopal P.: Influence of cold extrusion on the microstructure and mechanical properties of an aluminium alloy previously subjected to equal channel angular pressing. Journal of Materials Processing Technology 182 (2007) 363÷368.
• [6] Richerta M., Stuweb H. P., Zehetbauerc M. J., Richerta J., Pippanb R., Motzb Ch., Schaflerc E.: Work hardening and microstructure of AlMg5 after severe plastic deformation by cyclic extrusion and compression. Materials Science and Engineering A355 (2003) 180÷185.
• [7] Mizera J., Kurzydlowski K. J. On the anisotropy of the Portevin-Le Chatelier plastic instabilities in Al-Li-Cu-Zr alloy. Scripta Materialia 45 (2001) 801÷806.
• [8] Mylonas I. G., Heckenberger U., Lampeas G. N.: Investigation on shotpeening induced residual field. 2nd International Conference on IDE Distortion Engineering, Bremen, Germany (2008) 115÷122.
• [9] Rodopoulosa C. A., Curtisb S. A., de los Riosb E. R., Romeroc J. Solis.: Optimization of the fatigue resistance of 2024-T351 aluminium alloys by controlled shot peening – methodology, results and analysis. International Journal of Fatigue 26 (8) (2004) 849÷856.
• [10] Zhang P., Lindemann J.: Influence of shot peening on high cycle fatigue properties of the high-strength wrought magnesium alloy AZ80. Scripta Materialia 52 (2005) 485÷490.
• [11] Survey A., Bhuvaraghana B., Srinivasanb M., Maffeoc B.: Optimization of the fatigue strength of materials due to shot peening. International Journal of Structural Changes In Solids, Mechanics and Applications 2 (2) (2010) 33÷63.
• [12] Xinling M., Wei W., Wei Y.: Simulation for surface self-nanocrystallization under shot peening. Acta Mechanica Sinica 19 (2) (2003) 172÷180.
• [13] Champaigne J.: Shot peening overview. Mishawaka (2001).
• [14] Wanga S., Yongjun L., Mei Y., Renzhi W.: Compressive residual stress introduced by shot peening. Journal of Materials Processing Technology 73 (1998) 64÷73.
• [15] Torresa M. A. S., Voorwald H. J. C.: An evaluation of shot peening, residual stress and stress relaxation on the fatigue life of AISI 4340 steel. International Journal of Fatigue 24 (2002) 877÷886.
• [16] Kobayashi M., Matsui Y., Murakami T.: Mechanism of creation of compressive residual stress by shot peening. Int. J. Fatigue 20 (5) (1998) 351÷357.
• [17] Gao Y. K.: Improvement of fatigue property in 7050-T7451 aluminum alloy by laser peening and shot peening. Materials Science and Engineering. A 528 (2011) 3823÷3828.
• [18] Bagherifard S., Guagliano M.: Fatigue behaviour of a low-alloy steel with nanostructured surface obtained by severe shot peening. Engineering Fracture Mechanics 81 (2011) 56÷68.
• [19] Luong H., Hill M. R.: The effects of laser peening and shot peening on high cycle fatigue in 7050-T7451aluminum alloy. Materials Science and Engineering A 527 (2010) 699÷707.
• [20] Bagherifarda S., Fernández Parienteb I., Ghelichia R., Guagliano M.: Fatigue properties of nanocrystallized surfaces obtained by high energy shot peening. Procedia Engineering 2 (2010) 1683÷1690.

Uwagi

PL

Badania zostały sfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki w ramach projektu pt. „Lekkie, przeciwzużyciowe, funkcjonalne materiały gradientowe na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego”. Umowa nr 2695/B/T02/2011/40 do wniosku nr NN507 269540.