Relationship between 3D surface roughness parameters and load capacity of adhesive joints after shot peening

• Autorzy: Zielecki Władysław , Świrad Sławomir , Ozga Ewelina

Identyfikatory

DOI

10.7862/tiam.2023.3.5

Warianty tytułu

PL

Zależność pomiędzy parametrami chropowatości powierzchni 3D a nośnością połączeń klejowych po pneumokulkowaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the article was to investigate whether roughness parameters in a 3D system can be used to assess the load capacity of adhesive lap joints strengthened in the shot peening process. The analyzes were carried out for single-lap adhesive joints made of EN AW-2024-T3 aluminum alloy, whose overlaps were shot peened for 60 to 180 s using balls with a diameter of 0.5 to 1.5 mm with a compressed air pressure of 0.3 to 0.5 MPa. As a result of the regression and correlation analysis, it was found that within the adopted range of input parameters variability, the load capacity of adhesive joints subjected to shot peening is most closely related to the roughness parameter Sdr. It has been shown that increasing the value of the Sdr parameter contributes to increasing the load capacity of adhesive joints. A mathematical model describing the impact of treatment time, balls diameter and compressed air pressure on the value of the Sdr parameter was also built. The model was built in accordance with the the Hartley's PS/DS-P:Ha3 plan methodology. The obtained results allow to conclude that the Sdr parameter can be used to predict the load capacity of adhesive joints after shot peening and thus to assess the strengthening treatment (within the assumed range of input parameters variability). Additionaly, the simplicity and low cost of roughness measurements justify the use of this method in industrial purposes.

PL

Celem artykułu było zbadanie, czy parametry chropowatości w układzie 3D mogą być stosowane do oceny nośności zakładkowych połączeń klejowych, umacnianych w procesie pneumokulkowania. Analizy przeprowadzono dla połączeń klejowych jednozakładkowych ze stopu aluminium EN AW-2024-T3, których zakadki pneumokulkowano w czasie od 60 do 180 s, kulkami o średnicy od 0,5 do 1,5 mm z ciśnieniem wynoszącym od 0,3 do 0,5 MPa. W wyniku przeprowadzonej analizy regresji i korelacji stwierdzono, że w przyjętym zakresie zmienności parametrów wejściowych, nośność połączeń klejowych poddanych pneumokulkowaniu jest najsilniej związana z parametrem chropowatości Sdr. Wykazano, że zwiększanie wartości parametru Sdr, przyczynia się do zwiększania nośności połączeń klejowych. Zbudowano również model matematyczny, opisujący wpływ czasu obróbki, średnicy kulek i ciśnienia sprężonowego powietrza na wartość parametru Sdr. Model zbudowano zgodnie z metodyką planu Hartleya PS/DS-P:Ha3. Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdenie, że parameter Sdr może być wykorzystywany do przewidywania nośności połączeń klejowych po pneumokulkowaniu, a tym samym do oceny obróbki umacniającej (w przyjętym zakresie zmienności parametrów wejściowych), a prostota i niskie koszty pomiarów chropowatości przemawiają za słusznością użycia tej metody w celach przemysłowych.

Słowa kluczowe

EN

shot peening; surface roughness; Hartley's PS/DS-P Ha3 plan

PL

pneumokulkowanie; chropowatość powierzchni; plan Hartleya PS/DS-P Ha3

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 3
• Strony: 35--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il. kolor., rys., wykr.

Twórcy

autor

Zielecki Władysław

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-7864-5525

autor

Świrad Sławomir

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Polska

• https://orcid.org/0000-0003-4937-1868

autor

Ozga Ewelina

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-7359-6007

Bibliografia

• 1. Grzesik W. (2016). Influence of surface textures produced by finishing operations on their functional properties. Journal of Machine Engineering 16(1), 15-23.
• 2. International Organization for Standardization. (2021). Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 2: Terms, definitions and surface texture parameters (ISO 25178-2:2021).
• 3. Korzyńska K. (2019). Badania wpływu procesu pneumokulowania na wytrzymałość zakładkowych połączeń klejowych. [Doctoral dissertation, Lublin University of Technology].
• 4. Korzyńska K., Zielecki W., Korzyński M. (2018). Relationship between residual stress and strength of single lap joints made of Ti6Al4V alloy, adhesively bonded and treated using pneumatic ball peenin. Journal of Adhesion Science and Technology 32(17), 1849-1860. https://doi.org/ 10.1080/01694243.2018.1450108.
• 5. Korzyński M. (2013). Metodyka eksperymentu. Planowanie, realizacjia i statystyczne opracowanie wyników eksperymentów technologicznych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne WNT.
• 6. Polish Committee for Standardization. (2009). Adhesives - Determination of tensile lap-shear strength of bonded assemblies (PN-EN 1465:2009).
• 7. da Silva L. F. M., Marques E. A. S. , Campilho R. D. S. G. (2018). Design rules and methods to improve joint strength. In da Silva L. F. M., Öchsner A., Adams R. (Eds.) Handbook of Adhesion Technology (pp. 773-810). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-55411-2_27.
• 8. Zaleski K. (2018). Technologia nagniatania dynamicznego. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej. https://bc. pollub.pl/dlibra/publication/13542/edition/13216/content?ref=desc.
• 9. Zielecki W., Perłowski R., Trzepieciński T. (2007). Analiza stanu naprężeń w spoinie połączenia klejowego umocnionego metodą pneumokulkowania Technologia i Automatyzacja Montażu (Assembly Techniques and Technologies), 1, 31-33.
• 10. Zielecki W., Trzepieciński T., Bąk Ł., Ozga E. (2022). Load capacity of single-lap adhesive joints made of 2024-T3 aluminium alloy sheets after shot peening. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 119, 3013-3028. https://doi.org/10.1007/ s00170-021-08587-x.
• 11. Zielecki, W., Godzimirski, J., Ozga, E. (2022). The influence of shot peening on the stress state in the adhesive layer and the load capacity of adhesive joints. Technologia i Automatyzacja Montażu (Assembly Techniques and Technologies), 116(2), 32-40. https://doi.org/10.7862/ tiam.2022.2.5.
• 12. Zielecki, W., Ozga, E. (2022). Relationship between surface roughness and load capacity of adhesive joints made of aluminum alloy 2024-T3 after shot peening. Technologia i Automatyzacja Montażu (Assembly Techniques and Technologies), 118(4), 34-45. https://doi.org/ 10.7862/tiam.2022.4.4.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).