Umacnianie powierzchni – shot peening – w procesie obróbki strumieniowo-ściernej
Gdzie stosuje się umacniającą obróbkę strumieniowo-ścierną (w języku angielskim „shot peening”)?
Śrutowanie jest stosowane głównie do części w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym. Należą do nich sprężyny, wały napędowe, wały korbowe, koła zębate, korbowody, części układu kierowniczego i przekładni, łopatki turbin itp. Środek ten pozwala na zmniejszenie masy komponentu przy zachowaniu tej samej nośności mechanicznej. Skutkuje to, między innymi, zmniejszeniem masy, co prowadzi do oszczędności w zużyciu paliwa.
Aktualnie wyświetlana jest treść zastępcza z YouTube. Aby uzyskać dostęp do rzeczywistej treści, kliknij poniższy przycisk. Pamiętaj, że spowoduje to udostępnienie danych zewnętrznym operatorom.
Więcej informacji
Co dzieje się z powierzchnią podczas shot peening?
W strefie krawędzi komponentów, tj. w obszarze blisko powierzchni komponentów, w wyniku odkształcenia plastycznego generowane jest szczątkowe naprężenie ściskające. Ten proces utwardzania zwiększa żywotność komponentów, na przykład pod względem wytrzymałości zmęczeniowej. Ponadto w przypadku części poddawanych silnym naprężeniom zmiennym można zaobserwować większą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe i korozję wibracyjną.
Czym różni się shot peening od stress peening?
Jeśli kulowanie jest stosowane pod naprężeniem wstępnym, uzyskuje się dodatkową poprawę osiąganych wartości naprężeń szczątkowych. Efekt ten nazywany jest kuleczkowaniem naprężeniowym.
Zostało naukowo udowodnione, że pęknięcia, np. spowodowane zmęczeniem korozyjnym, nigdy nie występują w warstwie z resztkowym naprężeniem ściskającym. Proces obróbki strumieniowo-ściernej zwiększa odporność na korozję i powiększa powierzchnię obrabianych elementów. Jest to ważne na przykład podczas łączenia elementów.
Na co należy zwrócić uwagę podczas stress peening?
Istnieje ryzyko, że nieprawidłowa kontrola procesu (np. nadmierne ciśnienie, niewystarczająca odległość od przedmiotu obrabianego do wirnika strumieniowego) może osłabić element. Jedną z możliwych konsekwencji jest skrócenie i/lub zmniejszenie wytrzymałości zmęczeniowej i wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie elementu obrabianego.
Aby temu przeciwdziałać, od czasu rozwoju shot peeningu (ok. 1935 r.) zostały wprowadzone różne mechanizmy testowe, takie jak np. pomiar intensywnościAlmena, kontrola stopnia pokrycia lub peenscan (jasny świetlisty kolor, który staje się widoczny w świetle ultrafioletowym) które sprawdziły się, gdy są właściwie stosowane.
Bezpieczna kontrola procesu jest ważna w śrutowaniu w celu utrzymania pozytywnych właściwości resztkowych naprężeń ściskających i powtarzalnej jakości. W pomiarze intensywności Almena, obecnie powszechnej metodzie kontroli procesu śrutowania, mała płytka wykonana z hartowanej stali (płytka Almena) jest bombardowana ścierniwem. Wnioski dotyczące procesu obróbki strumieniowo-ściernej można wyciągnąć na podstawie krzywizny tarczy.