การวิจัยผลกระทบของการระเบิดด้วยการยิงเหล็กกล้าต่อความสมบูรณ์ของพื้นผิว

Dec 19, 2022

มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการบินและอวกาศเนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานการกัดกร่อนสูง ความล้มเหลวของชิ้นส่วนเนื่องจากการกัดกร่อน การสึกหรอ และความล้า มักเกิดจากพื้นผิวของวัสดุ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เทคนิคการเตรียมพื้นผิวที่เหมาะสม การลอกผิวด้วยการยิงอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิววัสดุ ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณสมบัติพื้นผิวของชิ้นส่วนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในระหว่างกระบวนการ shot peening กระสุนปืนจำนวนมากกระทบพื้นผิวของชิ้นส่วน ทำให้เกิดวิวัฒนาการของโครงสร้างจุลภาค รวมถึงการเพิ่มขึ้นของค่าความหยาบของพื้นผิว การเพิ่มความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ การปรับแต่งเกรน การเพิ่มขึ้นของความเค้นตกค้าง การเพิ่มขึ้น ของความแข็งระดับจุลภาค ฯลฯ ซึ่งส่งผลต่อพื้นผิวของชิ้นส่วนเพียงเล็กน้อย ประสิทธิภาพ. พารามิเตอร์การตีลูกยิงที่เหมาะสมสามารถทำให้เกิดการปรับแต่งเกรน ความหนาแน่นของการเคลื่อนที่เพิ่มขึ้น และความเครียดจากแรงกดที่ตกค้างบนพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงความต้านทานต่อความล้า ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ เนื่องจากผลกระทบซ้ำๆ ของโพรเจกไทล์ การเคลื่อนที่ของแฝดและความคลาดเคลื่อนและปฏิกิริยาระหว่างกันทำให้เกิดการปรับแต่งเกรนและการชุบแข็งงาน ซึ่งสามารถยับยั้งการเริ่มต้นของรอยแตกได้ ในทางกลับกัน การมีอยู่ของสนามความเค้นตกค้างสามารถยับยั้งการแพร่กระจายของรอยแตกเมื่อยล้าได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแข็งแรงของความล้าของวัสดุอย่างมาก Karimbaev และคณะ ชี้ให้เห็นว่าพื้นผิวของตัวอย่างที่ผ่านการบำบัดด้วยเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวอัลตราโซนิกนาโนนั้นมีขนาดเกรนที่เล็กลง ความเค้นอัดที่ตกค้างมากขึ้น และความต้านทานต่อความล้าที่สูงขึ้น Salvati et al ได้ข้อสรุปที่คล้ายกัน ในระหว่างกระบวนการเหนื่อยล้า ความคงที่ของความเครียดตกค้างเป็นสิ่งสำคัญ กานจินและคณะ ชี้ให้เห็นว่าภายใต้การโหลดแบบวนรอบ ความเสถียรของความเค้นตกค้างขึ้นอยู่กับความเค้นอัดตกค้างสูงสุดและความลึกของชั้นความเค้นอัดตกค้าง เนื่องจากการปรับแต่งเกรนและการชุบแข็งงาน ความแข็งของชั้นผิวของวัสดุจึงได้รับการปรับปรุงอย่างมาก และสามารถปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอของวัสดุได้ในเวลาเดียวกัน Chamgordani et al ชี้ให้เห็นว่าการเจียระไนเชิงกลพื้นผิวสามารถปรับปรุงความแข็งผิวของวัสดุ ลดปัจจัยการเสียดสีและลดอัตราการสึกหรอได้อย่างมาก หยิน เหม่ยกุย และคณะ ชี้ให้เห็นว่าความต้านทานการสึกหรอจากแรงกระแทกของตัวอย่างโลหะผสมไททาเนียม TC4 ได้รับการปรับปรุงอย่างมากหลังจากการยิงเลเซอร์ กฎเดียวกันนี้ยังแสดงในโลหะผสมแมกนีเซียม AZ31 หลังจากการยิงด้วยอัลตราโซนิก เป็นที่น่าสังเกตว่าธัญพืชที่ผ่านการกลั่นจะมีขอบเขตของเกรนจำนวนมาก ซึ่งกลายเป็นไซต์ที่ใช้งานสำหรับการก่อตัวของฟิล์มแบบพาสซีฟ และเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ วัสดุหลังจากการยิงเลเซอร์ peening, ultrasonic shot peening และการเจียรพื้นผิวทั้งหมดมีความหนาแน่นกระแสการกัดกร่อนลดลง ภายใต้พารามิเตอร์ shot peening ที่ไม่เหมาะสม ค่าความหยาบที่มากเกินไปและรอยแตกที่มากเกินไปบนพื้นผิวของวัสดุจะส่งผลเสียต่อคุณสมบัติของวัสดุด้วย ที่แอมพลิจูดของความเครียดที่สูงขึ้น ความขรุขระของพื้นผิวและรอยแตกขนาดเล็กเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่ออายุความล้าของวัสดุ ค่าความหยาบของพื้นผิวที่มากเกินไปจะลดการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุด้วย ซิลวา และคณะ ชี้ให้เห็นว่าพื้นผิวขรุขระขนาดใหญ่ของวัสดุที่เกิดจากการยิงลูกปืนช่วยลดความต้านทานการสึกหรอของวัสดุ และหลังจากที่พื้นผิวขรุขระถูกขจัดออกอย่างเหมาะสม ความต้านทานการสึกหรอของวัสดุก็จะดีขึ้น เปรัลและคณะ ยังชี้ให้เห็นว่าความขรุขระของพื้นผิวสามารถส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุได้ และอัตราการกัดกร่อนของพื้นผิวที่ถูกพ่นออกมาจะลดลงอย่างมากหลังจากการขัดผิวด้วยไฟฟ้า จะเห็นได้ว่าวิวัฒนาการของโครงสร้างจุลภาคของวัสดุพื้นผิวที่เกิดจากการยิงลูกระเบิดมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติของบล็อกอลูมิเนียมอัลลอยด์ 2024 T352.



แม้ว่าจะได้มีการกำหนดกฎทั่วไปของเทคนิคการยิงลูกปรายขึ้นแล้ว แต่ก็ไม่มีการเปรียบเทียบผลกระทบของวิธีการยิงลูกปรายแบบต่างๆ ที่มีประสิทธิผลต่อโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวของวัสดุภายใต้ความเข้มการยิงลูกปรายเดียวกัน ดังนั้น เพื่อให้ชัดเจนยิ่งขึ้นถึงผลกระทบของวิธีการยิงลูกปืนบนวัสดุพื้นผิวภายใต้ความเข้มการยิงลูกเดียวกัน ผู้เขียนจึงนำบล็อกอลูมิเนียมอัลลอยด์ 2024 T352ในฐานะวัตถุวิจัย ภายใต้ความเข้มของ shot peening ของชิ้นทดสอบ Armin ชนิด A ที่มีความสูงส่วนโค้งเล็กน้อยที่ 0.15 มม. เพื่อประเมินผลกระทบของการยิง peening แบบอัลตราโซนิกและการยิงแบบ pneumatic ต่อลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพื้นผิว โครงสร้างจุลภาค ความเค้นตกค้าง และ ความแข็งระดับจุลภาคของวัสดุ