بررسي عددي و تجربي تنش پسماند و استحكام خستگي فولاد CK35 در فرآيند ساچمه زني

Numerical and experimental evaluation of residual stress and fatigue strength of steel CK35 in shot peening process

ساچمه زني نوعي بمباران سطحي قطعه كار توسط هزاران ساچمه است كه به ايجاد تنش پسماند فشاري در سطح قطعه كار مي انجامد و به منظور بهبود خواص مكانيكي همچون خستگي، مقاومت در برابر خوردگي تنشي، صاف كردن شكل دهي و... انجام مي گيرد. در اين پژوهش نمونه هايي از فولاد CK35 مورد عمليات ساچمه زني با سرعت برخورد m/s 100 و m/s200 ساچمه هاي استاندارد S230 قرار گرفتند و استحكام خستگي آن ها با نمونه هاي فاقد ساچمه زني مورد مقايسه قرار گرفت. همچنين تغيير عمق نفوذ ساچمه ها در نمونه ها توسط نرم افزار ANSYS محاسبه گرديد و با نتايج تجربي مقايسه شد. نتايج حاصل، افزايش قابل توجه استحكام خستگي را دربرداشت. اين مقادير براي برخورد ساچمه ها با سرعت m/s100، 25% افزايش در استحكام خستگي و بيش از MPa 250 تنش پسماند ايجاد شده در سطح كار و براي برخورد ساچمه ها با سرعت m/s200، 40% افزايش در استحكام خستگي و بيش از MPa 300 تنش پسماند در سطح كار به دست آمد. همچنين ميزان تنش ايجاد شده در ساچمه ها دو برابر تنش پسماند القا شده نسيت به سطح كار حاصل شد.

In shot peening process the work piece surface is struck by a large number of balls and compressive residual stress is generated on the surface. So, mechanical properties such as fatigue strength, stress corrosion resistance, smooth shape and ... will improve. In this paper, the balls with a speed of 100 to 200 m/s were struck on the steel samples and fatigue strength compared with specimens without shot peening. The results indicated a significant increase in fatigue strength. Also the balls deep changes on the samples were calculated using ANSYS software and the results were compared with the experimental results. Results showed that, if the ball speed is 100 m/s, it leads 25% increase in fatigue strength while the residual stress will increase to 250 MPa. Furthermore, if the ball speed is 200 m/s, fatigue strength and residual stress increase up to 40% and 300 MPa, respectively. It is also concluded that the stress in the balls is twice as the work piece surface residual stress.