Numeryczna analiza wpływu rodzaju śrutu na właściwości technologicznej warstwy wierzchniej poddanej procesowi kulowania

• Autorzy: Byczkowska P. , Sawicki J. , Stegliński M.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of influence of the shot type on the properties of the technological surface layer subjected to shot peening process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

stanowiącej około 1/3 gęstości stali oraz dość dużej wytrzymałości względnej Właściwości wytrzymałościowe, a co za tym idzie i zastosowanie tych stopów można zwiększyć przez modyfikację warstwy wierzchniej, np. przez proces kulowania. Dobór właściwych parametrów procesu wymaga jednak dużej liczby prób badawczych. Ograniczenie liczby eksperymentów można uzyskać przez wykorzystanie symulacji komputerowych. W efekcie pozwala to na obniżenie kosztów produkcji wraz z poprawą właściwości wytrzymałościowych elementów. Praca dotyczy analizy numerycznej procesu kulowania próbek aluminiowych. Do przeprowadzenia modelowania komputerowego szybkozmiennych i dynamicznych zjawisk wykorzystano oprogramowanie ANSYS Ls-Dyna. W pracy przeanalizowano wpływ zmiany rodzaju śrutu (m.in. wielkość, materiał śrutu) na właściwości warstwy wierzchniej w strefie kontaktu śrutu z powierzchnią obrabianego elementu. Przeprowadzenie symulacji komputerowej pozwoliło na analizę rozkładu odkształceń, naprężeń oraz głębokość ich zasięgu. Wykazano zależność (tendencję), że wraz ze zwiększeniem średnicy śrutu następuje wzrost odkształcenia, natomiast wraz ze wzrostem gęstości pokrycia śrutem powierzchni obrabianej następuje zwiększenie wartości odkształcenia materiału obrabianego.

EN

Aluminum alloys are a structural material because of their low density, representing about 1/3 steel density, and a relatively high specyfic strength. However, their properties and the application can be increased by modifying the surface layer by, for instance, shot peening process. Selecting the proper process parameters requires a large amount of research trials. Limiting the number of experimental plastic treatments processes can be obtained through the use of computer simulations. As a result, it will allow to reduce production costs with increased strength properties of the components. This work concerns the numerical analysis of the shot peening process on aluminum samples. To carry out computer modelling of fast and dynamic phenomena ANSYS Ls-Dyna software was used. The study analyzes the effect of changes in the type of shot (including size, shot material) on the properties of the surface layer in the shot contact zone from the machined surface. Carrying out computer simulation allowed the analysis of the distribution of deformation, stress and the depth of their coverage. It was shown that with increasing shot diameter the deformation is increasing, whereas with higher shot coverage density of treated surface the deformation is increasing.

Słowa kluczowe

PL

analiza numeryczna; kulowanie; aluminium; LS-DYNA

EN

numerical analysis; shot peening; aluminum; LS-DYNA

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 6
• Strony: 459--463
• Opis fizyczny: Biblioogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Byczkowska P.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Sawicki J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Stegliński M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Kaczmarek Ł., Stegliński M., Sawicki J., Świniarski J., Batory D., Kyzioł Ł., Kołodziejczyk Ł., Szymański W., Zawadzki P., Kottfer D.: Optimization of the heat treatment and tribological properties of 2024 and 7075 aluminium alloys. Archives of Metallurgy and Materials 58 (2013) 535÷540.
• [2] Kaczmarek Ł., Kyzioł K., Sawicki J., Stegliński M., Radziszewska H., Szymański W., Kołodziejczyk Ł., Atraszkiewicz R., Kottfer D., Zawadzki P.: The influence of chemical groups on the mechanical properties of SiCNH coatings deposited on 7075 aluminum alloy. Thin Solid Films 534 (2013) 15÷21.
• [3] Meric C: An investigation on the elastic moduls and denisty of vacum casted aluminium alloy 2024 containing lithium additions. Journal of Materials Engineering and Perfomance 9 (2000) 266÷271.
• [4] Li. J., Peng Z., Li C., Chen W., Zheng Z.: Mechanical properties, corrosion behaviors and microstructures of 7075 aluminium alloy with various aging treatments. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 18 (2008) 755÷762.
• [5] Yang C., Hodgson P., Liu Q., Ye L.: Geometrical effects on residual stress in 7075-T7451 alumminium alloy rods subject to laser shock peening. Journal of Mechanical Design 201 (2008) 303÷309.
• [6] Kaczmarek Ł.: Lekkie, przeciwzużyciowe materiały funkcjonalne na bazie stopów aluminium. Zeszyty Naukowe – Politechnika Łódzka, Rozprawy Naukowe. Wydanie 1152, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź (2013).
• [7] Katsuji T.: Papers on shot peening publisched in the world for the last thirteen years. The 7th International Conference on Shot Peening, IMP Warszawa (1999) 5÷10.
• [8] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa (1995).
• [9] Karwala K.: Zastosowanie kulowania w technologii zestawów kołowych pojazdów szynowych. Czasopismo Techniczne, Mechanika 10-M (2003) 41÷51.
• [10] Nakonieczny A.: Dynamiczna powierzchniowa obróbka plastyczna – kulowanie. Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa (2002).
• [11] Zaleski K.: Kształtowanie właściwości warstwy wierzchniej metali w procesie dynamicznego nagniatania rozproszonego. Inżynieria Powierzchni 3 (2011) 45÷52.
• [12] Stegliński M., Kaczmarek Ł., Sawicki J., Gawroński Z., Januszewicz B., Stachurski W.: Zmiana właściwości trybologicznych oraz naprężeń własnych stopu 7075 wywołana deformacją plastyczną procesu shot peening. Inżynieria Materiałowa 5 (2012) 377÷380.
• [13] Patyk R., Kułakowska A.: Modelowanie procesu kulowania części maszyn. Logistyka 6 (2011) 3313÷3319.
• [14] Szyc M., Kukiełka L.: Numerical analysis of shot peening on surface in Ansys application. Proceeding in Applied Mathematics and Mechanics (2008) 10755÷10756.
• [15] Szyc M., Patyk R., Kukiełka L.: Computer modelling and simulation of the physical phenomena in shot peening proces of cultivator tine. Journal of Research and Application in Agricultural Engineering 55 (1) (2011) 106÷109.
• [16] Jianming W., Feihong L., Feng Y., Gang Zhang: Shot peening simulation based on SPH method. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 56 (2011) 571÷578.
• [17] Meguid S. A., Shagal G., Stranart J. C.: 3D FE analysis of peening of strain-rate sensitive materials using muliple impingement model. International Jurnal of Impact Engineering 27 (2002) 119÷134
• [18] http://www.alumetal-technik.com/pl/produkty-srut-staliwny-kulisty.php.