Testing of the state of stresses after finish burnishing items

• Autorzy: Grochała D. , Berczyński S. , Grządziel Z.

Warianty tytułu

PL

Badania stanu naprężeń przedmiotów nagniatanych gładkościowo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of studies on the formation of residual stresses due to finish burnishing. Improper state of stresses may arise when, seeking higher dimension and shape accuracy, smaller roughness, or improved plateau area, the production engineer is willing to apply high and very high burnishing forces Fb. Plastic deformations in roughness created by burnishing can be easily measured with modern profilometers. However, each finish burnishing cut is accompanied by a state of stresses, some of which are residual stresses that remain in the item after machining. Excessively high stresses during the use of products are often causes of the cracking and flaking of surface fragments [1, 2]. One of most accurate methods for the evaluation of residual stresses after burnishing is their modelling taking into account the mechanical properties of material and technological parameter values used in the course of machining. The authors discuss the method of developing an experimental model, its testing, and verification of the results.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań nad konstytuowaniem stanu naprężeń trwałych w skutek gładkościowego nagniatania. Nieodpowiedni stan naprężeń może powstać podczas sytuacji, w której dążąc do uzyskania coraz wyższej dokładności wymiarowo-kształtowej, mniejszej chropowatości czy też polepszenia nośności powierzchni technolog skłonny jest w zabiegu nagniatania stosować wysokie i bardzo wysokie siły nagniatania Fb. Deformacje plastyczne chropowatości powstałe wskutek nagniatania łatwo można zmierzyć, korzystając ze współczesnych profilometrów. Jednak każdemu zabiegowi nagniatania gładkościowego towarzyszy pewien stan naprężeń, z których część w formie naprężeń trwałych pozostaje w przedmiocie po zakończeniu procesu obróbki. Naprężenia trwałe o zbyt wysokiej wartości w trakcie eksploatacji wyrobów są często źródłem pękania i łuszczenia się fragmentów powierzchni [1, 2]. Jedną z dokładniejszych metod oceny stanu naprężeń trwałych po nagniataniu jest ich modelowanie przy uwzględnieniu własności mechanicznych materiału i wartości parametrów technologicznych stosowanych w trakcie obróbki. O sposobie przygotowania modelu doświadczalnego, jego badaniach i weryfikacji uzyskanych wyników autorzy dokładniej piszą w dalszej części artykułu.

Słowa kluczowe

EN

FEM modeling; residual stresses; plastic surface treatment; burnishing; surface geometric structure; roughness

PL

modelowanie MES; naprężenia trwałe; plastyczna obróbka powierzchni; nagniatanie; struktura geometryczna powierzchni; chropowatość

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 1
• Strony: 45--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grochała D.

• West Pomeranian University of Technology Szczecin, Poland, Faculty Mechanical Engineering and Mechatronics

autor

Berczyński S.

• West Pomeranian University of Technology Szczecin, Poland, Faculty Mechanical Engineering and Mechatronics

autor

Grządziel Z.

• Maritime University of Szczecin, Poland, Faculty of Marine Engineering

Bibliografia

• 1. Chen C.H., Shiou F.J.: Determination of Optimal Ball-Burnishing Parameters for Plastic injection Moulding Steel, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 21, issue 3, March 2003, pp. 177-185. DOI: 10.1007/s001700300019.
• 2. Grochała D., Berczyński S., Grządziel Z.: Stress in the surface layer of objects burnished after milling, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 72, Issue 9, June 2014, pp. 1655-1663. DOI: 10.1007/s00170-014-5775-x.
• 3. Gubała R., Grochała D., Olszak W.: Mikrohydrauliczne narzędzie do nagniatania złożonych powierzchni przestrzennych, Mechanik, Nr 1, 2014, pp. 22-23.
• 4. Kalisz J., Żak K., Grzesik W., Czechowski K.: Characteristics of surface topography after rolling burnishing of EM AW-AlCu4MgSi(A) aluminum alloy, Journal of Machine Engineering, Vol. 15, No. 1, 2015, pp. 71-80.
• 5. Kwaczyński W., Chmielewski K. Grochała D.: Programowanie frezowania i nagniatania złożonych powierzchni przestrzennych na centrach frezarskich ze sterowaniem wieloosiowym. Współczesne problemy technologii obróbki przez nagniatanie, Tom III - Monografia, pod red. prof. W. Przybylskiego, Gdańsk: Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, 2011, pp. 179-191.
• 6. López de Lacalle L.N., Lamikiz A., Muñoa J., Sánchez J.A.: Quality improvement of ball-end milled sculptured surfaces by ball burnishing, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 45, Issue 15, December 2005, pp. 1659-1668. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2005.03.007.
• 7. López de Lacalle L.N., Lamikiz A., Sánchez J.A., Arana J.L.: The effect of ball burnishing on heattreated steel and Inconel 718 milled surfaces. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 32, Issue 9-10, April 2007, pp. 958-968. DOI: 10.1007/s00170-005-0402-5.
• 8. Rodríguez A., López de Lacalle L.N., Celaya A., Lamikiz A., Albizuri J.: Surface improvement of shafts by the deep ball-burnishing technique, Surface & Coatings Technology, Vol. 206, 2012, pp. 2817-2824. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2011.11.045.
• 9. Shiou F.J., Chen C.H.: Ultra-precision surface finish of NAK80 mould tool steel using sequential ball burnishing and ball polishing processes, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 201, 2008, pp. 554-559, DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.11.235.
• 10. Shiou F.J., Chuang C.H.: Precision surface finish of the mold steel PDS5 using an innovative ball burnishing tool embedded with a load cell, Precision Engineering, Vol. 34, Issue 1, January 2010, pp. 7684. DOI: 10.1016/j.precisioneng.2009.03.003.
• 11. Sosnowski M., Grochała D.: Problemy technologii nagniatania powierzchni przestrzennych złożonych na centrach obróbkowych, Mechanik, Nr 1, 2011, pp. 14-18.
• 12. Tadic B., Randjelovic S., Todorovic P., Zivkovic J., Kocovic V., Budak I., Vukelic D.: Uising a highstiffness burnishing tool for increased dimensional and geometrical accuracies of openings, Precision Engineering, Vol. 43, 2016, pp. 335-344. DOI: 10.1016/j.precisioneng.2015.08.014.
• 13. Żak K., Grzesik W.: Investigation of technological effects of ball burnishing after cryogenic turning of hard steel, Advances in Manufacturing Science and Technology, Vol. 38, nr 1, 2014, pp. 37-52. DOI: 10.2478/amst-2014-0003.
• 14. Berczyński S., Grochała D., Grządziel Z.: Modelling of surface geometric structure state after integrated milling and finish burnishing, Management Systems in Production Engineering Vol. 26, nr 4, 2017 pp. 131-136, DOI 10.1515/mspe-2017-0020.
• 15. Bachtiak-Radka E., Dudzińska S., Grochała D., Berczyński S., Olszak W.: The influence of CNC milling and ball burnishing on shaping complex 3D surfaces Surf. Topogr.: Metrol. Prop., Vol. 5, 2017, doi:10.1088/2051-672X/aa539f.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).