نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

بررسی فرآیند چکش‌کاری فراصوتی بر روی سختی سطحی فولاد کربنی A860

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
چکیده
با توجه به کاربرد فولاد کربنی A860 در قطعات، لوله‌ها و اتصالات مختلف صنعتی، بررسی استفاده از فرآیند کوبش فراصوتی در بهبود خواص سطحی و مکانیکی این فولاد در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، صنایع ساختمانی، کشاورزی و غیره موردنیاز و توجه قرار گرفته است. هدف از این مقاله بررسی تجربی فرآیند چکش‌کاری فراصوتی بر روی سختی سطحی فولاد A860 است. فرآیند چکش‌کاری فراصوتی در شرایط مختلف شامل نیروی استاتیکی 60، 75 و 90 نیوتن، سرعت پیشروی 40، 100 و 160 میلی‌‌متر بر دقیقه و تعداد پاس 1، 2 و 3 پاس انجام شده است. به‌منظور انتخاب شرایط انجام چکش‌کاری و تحلیل نتایج از روش طراحی آزمایش پاسخ سطح استفاده و اثر هر یک از متغیرها و اثر تداخلی آنها مورد بحث قرار گرفته است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که عملیات کوبش فراصوتی با کوبش بر روی سطح و تغییر شکل پلاستیک آن، باعث کاهش اندازه دانه‌های سطح ماده شده است. با کاهش تعداد پاس، سرعت پیشروی و بار استاتیکی در فرآیند کوبش فراصوتی مقدار سختی افزایش‌یافته است. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده سرعت پیشروی کمتر از 75 میلی‌متر بر دقیقه با تعداد یک پاس سختی بالای 420 ویکرز را نتیجه خواهد داد. همچنین مشاهده شد که در بار استاتیکی پایین، تعداد پاس بر روی سختی تأثیر کمی دارد. اما برای رسیدن به سختی‌های بالا در بارهای استاتیکی بزرگ‌تر، باید چکش‌کاری فراصوتی در یک پاس انجام شود.
کلیدواژه‌ها

[1] John, M., Kalvala, P. R., Misra, M., & Menezes, P. L. (2021). Peening techniques for surface modification: Processes, properties, and applications. Materials, 14(14), 3841
 
­ [1] Wang, Z. D., Sun, G. F., Lu, Y., Chen, M. Z., Bi, K. D., & Ni, Z. H. (2020). Microstructural characterization and mechanical behavior of ultrasonic impact peened and laser shock peened AISI 316L stainless steel. Surface and Coatings Technology, 385, 125403.
[2] Li, K., Xie, J., Chen, D., Ma, Y., Guo, D., Shao, B. & Yoon, J. H. (2020). Observation of magnetic properties and microstructural evolution of 301 stainless steel upon ultrasonic shot peening. Materialia, 10, 100651.
[3] Zhu, L., Guan, Y., Wang, Y., Xie, Z., & Lin, J. (2017). Influence of process parameters of ultrasonic shot peening on surface nanocrystallization and hardness of pure titanium. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 89, 1451-1468.
[4] Wu, X. L., Tao, N. R., Hong, Y. S., Xu, B., Lu, J., & Lu, K. (2002). Microstructure and evolution of mechanically-induced ultrafine grain in surface layer of AL-alloy subjected to USSP. Acta materialia, 50(8), 2075-2084.
[5] Abdullah, A., Malaki, M., & Eskandari, A. (2012). Strength enhancement of the welded structures by ultrasonic peening. Materials & Design, 38, 7-18.
[6] Ling, X., & Ma, G. (2009). Effect of ultrasonic impact treatment on the stress corrosion cracking of 304 stainless steel welded joints.
[7] Li, K., Xie, J., Chen, D., Ma, Y., Guo, D., Shao, B.,... & Yoon, J. H. (2020). Observation of magnetic properties and microstructural evolution of 301 stainless steel upon ultrasonic shot peening. Materialia, 10, 100651.
[8] Zhu, L., Guan, Y., Wang, Y., Xie, Z., & Lin, J. (2017). Influence of process parameters of ultrasonic shot peening on surface nanocrystallization and hardness of pure titanium. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 89, 1451-1468.
[9] Kumar, P., Mahobia, G. S., & Chattopadhyay, K. (2020). Surface nanocrystallization of β-titanium alloy by ultrasonic shot peening. Materials Today: Proceedings, 28, 486-490.
[11] Zhou C. Jiandong W., Chunhuan G., Chengzhi Z., Guorui J., Tao D. & Fengchun J. (2021). Numerical study of the ultrasonic impact on additive manufactured parts, International Journal of Mechanical Sciences, vol. 197, p. 106334.
[12] Amini S, Abbasi A, Shikhzadeh G. Investigation of ultrasonic peening technology on the GSH48 graphite steel. Modares Mechanical Engineering 2016; 16 (9):29-36
[13] Kumar, C. S., Chattopadhyay, K., Singh, V., & Mahobia, G. S. (2020). Enhancement of low-cycle fatigue life of high-nitrogen austenitic stainless steel at low strain amplitude through ultrasonic shot peening. Materials Today Communications, 25, 101576.
[14] Zhang, J., Jian, Y., Zhao, X., Meng, D., Pan, F., & Han, Q. (2021). The tribological behavior of a surface-nanocrystallized magnesium alloy AZ31 sheet after ultrasonic shot peening treatment. Journal of Magnesium and Alloys, 9(4), 1187-1200.
[15] Pandey, V., Singh, J. K., Chattopadhyay, K., Srinivas, N. S., & Singh, V. (2017). Influence of ultrasonic shot peening on corrosion behavior of 7075 aluminum alloy. Journal of Alloys and Compounds, 723, 826-840.
[16] Tian, Y., Shen, J., Hu, S., Liang, Y., & Bai, P. (2018). Effects of ultrasonic peening treatment on surface quality of CMT-welds of Al alloys. Journal of Materials Processing Technology, 254, 193-200.
[17] Sun, Q., Han, Q., Wang, S., & Xu, R. (2020). Microstructure, corrosion behaviour and thermal stability of AA 7150 after ultrasonic shot peening. Surface and Coatings Technology, 398, 126127.
]18[ زوجاجی، م. بررسی فرآیند کوبش فراصوتی بر خواص سطحی فولاد A860، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه بوعلی سینا، 1403.
]19[ صمیمی، ح . پاک، ع. (1402). بررسی اثر فرآیند کوبش فراصوتی بر خواص سایشی آلیاژ آلومینیم 6061.  مجله مهندسی ساخت و تولید ایران (7) 10، 35-26.