Optimal shot peening residual stress profile for fatigue

Aguado-Montero, Santiago; Vázquez, Jesús; Domı́nguez, J.

doi:10.1016/j.tafmec.2021.103109

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“…Changes in the surface layer condition caused by shot peening have an impact on the performance properties of treated workpieces. A particularly favorable effect can be observed with respect to fatigue life [ 6 , 7 ]. A significant increase in fatigue limit was obtained by shot peening DIN 34CrNiMo6 alloy steel [ 8 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Study on the Surface Layer Properties and Fatigue Life of a Workpiece Machined by Centrifugal Shot Peening and Burnishing

Skoczylas

Zaleski

2022

Materials

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This paper presents the results of research on the impact of finishing method on surface topography, surface roughness (parameters Ra, Rt, Rpk, Rk, Rvk), surface layer microhardness, residual stresses and fatigue life. Ring samples made of C45 steel were used to conduct the experiments. The following finishing machining methods were selected: slide burnishing, ball burnishing, centrifugal shot peening, centrifugal shot peening + slide burnishing and centrifugal shot peening + ball burnishing. In the first stage, the use of combined shot peening + burnishing enables microhardness to be increased on the surface layer, the values of residual stresses to be increased and the creation of characteristic machining traces on the surface, the so-called “dimples” (effect of centrifugal shot peening). On the other hand, burnishing (slide burnishing or ball burnishing) is aimed at smoothing the surface and providing favorable stereometric properties to the surface layer. It was noted that, after finishing, the surface roughness parameters decreased from 59% to 83% in relation to the reference surface. The exception is the centrifugal shot peening technology. The use of burnishing (slide or ball burnishing) after centrifugal shot peening reduces the surface roughness parameters by a maximum of 82% compared to the value after centrifugal shot peening. The highest increase in microhardness was obtained after centrifugal shot peening + slide burnishing (ΔHV = 105 HV 0.05), while the highest thickness gh (gh = 120 μm) was obtained after centrifugal shot peening + ball burnishing. The combination of centrifugal shot peening and ball burnishing results in the highest absolute value of compressive residual stresses σmax = 602 MPa and depth gσ = 0.41 mm). Application of an additional operation after centrifugal shot peening increases fatigue life from 27% to 49%. ANOVA analysis of variance confirms the significance of the processing effect of centrifugal shot peening combined with slide burnishing (CSP + SB) and centrifugal shot peening + ball burnishing (CSP + BB) on the analyzed dependent surface.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Study on the Surface Layer Properties and Fatigue Life of a Workpiece Machined by Centrifugal Shot Peening and Burnishing

Skoczylas

Zaleski

2022

Materials

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show abstract

“…Figura 3. Ejemplos de distribución de perfiles de tensiones residuales según la ecuación (1), [11]. Fuente: elaboración propia.…”

Section: Tensiones Residualesunclassified

“…Recientemente Aguado y col. [11], han presentado un modelo, basado en la función de decaimiento sinusoidal y que se muestra en la ecuación (1). Esta función describe el perfil de tensiones residuales para ( )…”

Section: Tensiones Residualesunclassified

“…Se aprecia una variacion de microdureza al variar la profundidad y una direccionalidad tal y como se discute en literatura. [11]; el mayor incremento ocurre no en la superficie, pero si a una profundidad alrededor de 0. A pesar de ter un par de puntos extremos en ambas muestras, la SD está entre el 39.5 y 48.2 HV (9.1 a 14%) para sin granallado y entre 92.7 y 25.8 HVN (17.6 a 6.2%) para la muestra con granallado.…”

Section: Microdurezaunclassified

“…El material fue pulido mecánicamente para remover espesor y realizar las mediciones por DRX. Finalmente, Aguado y col. [11] propusieron recientemente una función que describe el perfil óptimo del perfil de granallado para mejorar la respuesta en fatiga de un componente. De otro lado, el requerimiento de un resorte de ballesta es el grado del acero, este debe tener suficiente templabilidad para que el tamaño del grano del material asegure una estructura completamente martensítica en toda la sección.…”

Section: Introductionunclassified

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Evaluación del perfil de tensiones residuales por granallado en un acero SAE 5160H usando microdureza y difracción de rayos X

2022

Congreso Iberoamericano De Ingeniería Mecánica-Cibim 2022

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Es aceptado que el granallado se realiza en metales para lograr un endurecimiento superficial que mejora la vida a fatiga de componentes de máquinas, en este caso aplicado a muestras de acero SAE5160H templado en aceite y revenido a 460 °C usado para resortes de ballesta. En este estudio, estas tensiones residuales se miden por medio de difracción de rayos X (DRX) y se mide la dureza en el área perpendicular a la superficie granallada usando una combinación de preparación metalográfica y microdureza Vickers. Con esta combinación de técnicas se consigue medir el efecto del granallado tanto en valor como en posición perpendicular a la superficie tratada. Para el material granallado, se obtuvo un promedio de -365.8 ± 78 MPa medidos por DRX y una microdureza máxima de 525± a 92.7 HVN en la superficie. De otro lado, para el material sin granallar se obtuvo un promedio de mientras que la muestra As presenta tensiones residuales positivas promedio de 54.2 ± 54.3 MPa medidos por DRX y 433 ± 39.5 HVN sin presentar una diferencia estadísticamente significativa en los puntos medidos. La técnica propuesta, ofrece la ventaja de realizar mediciones a través de la profundidad a intervalos tan pequeños como 10 µm con una preparación más simple, lo que le entrega ventajas sobre otras técnicas como la DRX o la perforación de hueco ciego.

show abstract

Reliability evaluation for shot-peening conditions affecting durability life of automotive suspension coil springs

Ki Kwon,

Hyuk Kim,

Hwi Park

et al. 2024

Engineering Failure Analysis

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Optimal shot peening residual stress profile for fatigue

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Study on the Surface Layer Properties and Fatigue Life of a Workpiece Machined by Centrifugal Shot Peening and Burnishing

Study on the Surface Layer Properties and Fatigue Life of a Workpiece Machined by Centrifugal Shot Peening and Burnishing

Evaluación del perfil de tensiones residuales por granallado en un acero SAE 5160H usando microdureza y difracción de rayos X

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