25812

مدل‌سازي مكانيكي اثر فرآيند ساچمه‌كوبي بر زبري سطح آلياژ تيتانيوم گريد 5

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك-طراحي كاربردي

1397

99/12/25

دكتر بيژن محمدي

مهندسي مكانيك

ساچمه¬كوبي فرآيندي پيچيده و تصادفي است كه توسط برخي از پارامترهاي ورودي كنترل مي¬شود. از نتايج ساچمه¬كوبي، افزايش زبري سطح، توزيع تنش پسماند در عمق و سطح، فشردگي مرزدانه¬ها در سطح و افزايش كرنش¬سختي ماده¬هدف مي¬باشد. در پژوهش حاضر پارامترها به دو دسته كلي تقسيم و بعد با شبيه¬سازي تك¬ساچمه، اثر پارامترهاي كنترلي بر زبري و رفتار تريبولوژيكي سطح مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل ساختاري مناسب ماده هدف تيتانيومي بر مبناي تطابق توزيع تنش پسماند در عمق و سطح نمونه آزمايشي و شبيه¬سازي از بين 7 مدل ساختاري منتخب برگزيده شده است. به منظور مطالعه زبري در يك منطقه مرجع نيز، يك روش غيرتصادفي ارائه شده است. نتايج نشان مي¬دهد كه زبري سطح متاثر از سرعت و قطر ساچمه برخوردي بوده و با افزايش زمان پاشش، پارامترهاي زبري رفتار متفاوتي از يكديگر دارند، پارامتر ابتدا به¬دليل همپوشاني حفرات كاهش و سپس با افزايش زمان پاشش ازدياد يافته و به يك مقدار پايدار خواهد رسيد. رشد سريع و سپس كاهش تدريجي پارامترهاي به دليل افزايش زمان پاشش، كرنش پلاستيك معادل و نرخ تغيير شكل در سطح بوده و با توليد حفره¬ها در سطح مرجع، اين دو پارامتر رشد صعودي دارند. با ادامه فرآيند و برخوردهاي متعاقب بعدي نرخ اين افزايش كمتر شده و در¬نهايت با پوشش¬دهي كامل سطح به¬صورت تدريجي و همپوشاني حفرات توليدي، رفتاري نزولي به¬خود مي¬گيرند. عامل اطلاعات خاصي در مورد توزيع يكنواخت زبري در سطح نخواهد داد. از طرفي، سطوح با وضعيت متفاوت مي¬توانند مقادير مشابهي داشته باشند. عامل به تغييرات ارتفاع پروفيل سطح بسيار حساس بوده بنابراين مي¬تواند يك پارامتر دقيق در بررسي يكنواختي توزيع زبري مطرح شود. لحاظ كردن همزمان دو پارامتر اطلاعات دقيق¬تري از يكنواختي زبري القا شده در سطح به واسطه ساچمه¬كوبي ارائه مي¬دهد. با افزايش درصد پوشش¬دهي هر دو عامل تقريبا به عدد ثابتي ميل مي¬كنند كه نشان مي¬دهد توزيع يكنواختي از زبري در سطح منطقه مرجع موجود است و اين نتايج با آزمايش¬هاي صورت¬گرفته همخواني دارد.

1400/09/07

Mechanical modeling of the effect of shot pinning process on the surface roughness of TI6AL4V

3/16/2022 12:00:00 AM

Shotpeening is a complex and random process that is controlled by some process input parameters. The results of this process are increasing the surface roughness, distributing the residual stress at depth and surface, compacting the grain boundaries at the surface and increasing the strain hardening of the target material. In the present study, the parameters are first divided into two general categories, and then using single-shot simulation, the effect of process control parameters on surface roughness and tribological behavior is investigated and after determining the appropriate constitutive model of the target material based on matching depth residual stress distribution And the surface of the sample in the actual state of the process and simulation, a method is proposed to achieve complete coverage by multiple collisions in a reference area. The results show that the surface roughness is strongly affected by the velocity and diameter of the impact ball and with increasing process time, the roughness parameters will behave differently from each other. Ra parameter decreases due to overlap and then increases with increasing process time and will be reached to a stable value. Rapid growth and then gradual decrease of parameters Rz, Rt are related to the equivalent plastic strain and process time and the rate of deformation at the surface, with the production of cavities at the reference level, these two parameters will grow upwards. With the continuation of the process and subsequent collisions, the rate of this increase decreases and finally, with the complete coverage of the surface gradually and the overlap of the production cavities, they take a downward behavior. The Rt factor will not give specific information about the uniform distribution of roughness on the surface. On the other hand, surfaces with different states can have similar values of Ra. The Rz factor is very sensitive to changes in the height of the surface profile so it can be an accurate parameter in examining the uniformity of the roughness distribution. Simultaneous consideration of the two parameters Rt, Rz provides more accurate information on the uniformity of roughness induced by the surface due to the shot. As the percentage of coverage increases, both factors tend to be almost constant, indicating that there is a uniform distribution of roughness in the reference area, which is consistent with the experiments performed.

ساچمه¬كوبي، زبري سطح، معادله ساختاري، پارامترهاي كنترلي

shot peening, surface roughness, constitutive equation, Control parameters