Textures induced by the roller burnishing process

• Autorzy: Gambin W.

Warianty tytułu

PL

Tekstury wywołane procesem nagniatania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The roller burnishing of machine elements improves considerably their smoorhness and propagation of microcracks in the surface layer of the burnished elements. It is due to induced high compressive residual stresses and increased yield stresses of the layer. The plastic anisotropy that appears in the layer is caused by texture development during the plastic yield of the material. However, the opposite effect is frequently observed in the engineering practice (Pahlitzsch and Kron, 1966): too many cycles of the burnishing process may cause a softening and finally a peeling and cracking of the surface layer. A description of the above "seizing effect" has been given recently by Gambin (1996a,b). To find the reason for softening of the burnished surface, the textures induced in metal surface layers after successive cycles of the process are analysed in the paper. On the basis of the classical solution to rolling of rigid-perfectly plastic half space (Collins, 1972), velocity gradients in the plastic zone are determined. Next, a previously proposed model of crystal plastic behaviour (Gambin, 1991a,b) enables one to calculate crystallographic lattice reorientations, and to predict a texture development in the burnished surface layer. The texture obtained after the first pass of the roller is different from those observed after rolling of thin metal sheets. Successive passes of the roller gradually destroy the first pass texture. It confirms practical observations; i. e., the burnishing of machine elements through a few passes under a higer load gives better results than the burnishing through many powerless passes.

PL

Proces nagniatania toczonego części maszyn znacznie zwiększa ich gładkość oraz odporność na korozję i zużycie. Ponadto powoduje zmniejszenie inicjacji i propagacji mikroszczelin w warstwie wierzchniej nagniatanych elementów. Następuje to w wyniku wprowadzenia znacznych resztkowych naprężeń ściskających i anizotropowego podwyższenia granicy plastyczności warstwy. Anizotropia plastyczna, która pojawia się w warstwie, spowodowana jest ewolucją tekstury podczas plastycznego płynięcia nagniatanego materiału. W pracy analizowane są tekstury warstw wierzchnich metali wywołane procesem nagniatania. Na podstawie znanego rozwiązania problemu walcowania sztywno-idealnie plastycznej półprzestrzeni (Collins, 1992) określono pole prędkości odkształceń w strefie uplastycznionej. Następnie zastosowano uprzednio zaproponowany model plastycznego zachowania się kryształów (Gambin, 1991) do obliczenia reorientacji sieci krystalograficznej i określenia rozwoju tekstury w nagniatanej warstwie. Okazało się że tekstura, która pojawia się po pierwszym cyklu nagniatania jest inna niż obserwowana po procesie walcowania cienkich blach. Kolejne cykle nagniatania stopniowo niszczą teksturę pierwszego cyklu. Prowadzi to do następującego wniosku: zbyt wiele cykli nagniatania może prowadzić do osłabienia, a w rezultacie do spękania i złuszczenia warstwy wierzchniej nagniatanego materiału. Ze zjawiskiem tym spotykamy się w praktyce inżynierskiej (Przybylski, 1987).

Słowa kluczowe

EN

textures; burnishing; plastic yield

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1998
• Tom: nr 1
• Strony: 15--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Gambin W.

• Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences

Bibliografia

• 1. ASARO J.R.. 1983, Crystal Plasticity, J. Appl. Meek., 50, 921-934.
• 2. BliNGE H.J., 1982, Texiure Analysis in Material Sciences - Mathematical Methods, Butterworths, London.
• 3. DILLAMORE I.L., ROBERTS W.T.. 1965, Preferred Orientations in Wrought and Annealed Metals, Metahl. Rev.. 10. 271-380.
• 4. COLLINS I. F., 1972, A Simplified Analysis of the Rolling of a Cylinder on a Rigid/Perfectly Plastic Half-Space, Int. J. Mech. Sec, 14, 1-14.
• 5. GAMBIN W., 1991a, Plasticity of Crystals with Interacting Slip Systems, Eng. Trans., 39, 3-4, 303-324.
• 6. GAMBIN W., 1991b, Crystal Plasticity Based on Yield Surfaces with Rounded-Off Corners, ZAMM 71, T265-T268.
• 7. GAMBIN W., 1992, Refined Analysis of Elastic-Plastic Crystals, Int. d. Solids Structures. 29, 16, 2013-2021.
• 8. GAMBIN W., 1996a, Seizing Effect in the Roller Burnishing Process, Acta Physica Polonica A, 86, 3, 371-375.
• 9. GAMBIN W., 1996b, Plastic Analysis of Metal Surface Layers Undergoing the Roller Burnishing Process, Eng. Trans., 44, 471-481.
• 10. GAMBIN W., 1996c, Finite Element Analysis of Textured Materials, J Theor Appl. Mech., 34, 4, 713-732.
• 11. GAMBIN W., BARLAT F , 1997, Modelling of Deformation Texture Develop-ment, Proc. Jtlh Int. Symp. on Plasticity and Its Current Applications - PLA-STICITY'98, Baltimore/USA July 1993 - will appear in International Journal of Plasticity.
• 12. HONEYCOMBS R.W.K., 1984. The Plastic Deformations of Metals, Arnold Ltd,, London.
• 13. Hu H., 1974, Texture of Metals, Textures, 233-258.
• 14. MARIATTY A.M., DAWSON P.R., LEE Y.S., 1992, A Time Integration Algorithm for Elasto-Viscoplastic Cubic Crystals Applied to Modelling Polycrystal-Ime Deformations, Int. J. Num.. Meth. Engng, 35, 1565-1588.
• 15. MATHUR K.K., DAWSON P.R., 1989, On Modelling the Development of Crystallographic Texture in Bulk Forming Processes, Int. J. Plast, 5, 67-94.
• 16. PAHLITZSCH G., KROHN P., 1966, Über das Glattwalzen zylindrischer Werkstüke im Einstechverfahren, Werkst.ati.slec.hnik. Nr.l.
• 17. PRZYBYLSKI W., 1987, Burnishing Technology {in Polish), WNT, Warszawa.
• 18. TAYLOR G.I., 1938, Plastic Strain in Metals, J. Inst. Metals, 62, 1, 307-324.
• 19. WENK H.R. (edit.), 1985, Preferred Orientations en Deformed Metals and Rocks: An Introduction to Modern Terture Analysis, Academic Press Inc.. Orlando, Florida.