چکیده
اثر ساچمه زنی بر استحکام خستگی فولاد CK35 که قابلیت حرارتی داشته و کاربردهای متعددی در ساخت اجزا ماشین آلات و قطعات مختلف دوار را دارد بررسی شده است برای این منظور سه دسته نمونه آزمایش خستگی از جنس فولاد مورد نظر طراحی و ساخته می شود. دو گروه از این نمونه ها (گروه های H و S) سخت کاری می شوند تا سختی آن ها به HRC 40 برسد. سپس با استفاده از دستگاه سیستم توربینی و ساچمه های استاندارد S170 فرایند ساچمه زنی بر دسته‌ای از نمونه ها (گروه S) انجام می گیرد. پس از آن آزمایش خستگی خمش دورانی (Rotating Bending) بر روی هر سه دسته نمونه آزمایش انجام شده و نمودارهای تنش - عمر (S-N) مربوط به هر یک به دست می آید. بررسی نتایج به دست آمده نشان می دهد که ساچمه زنی بعد از عملیات حرارتی سخت کاری و برگشت، استحکام خستگی فولاد CK35 باعث افزایش 150 درصدی حد استحکام خستگی می شود.
مقدمه
ساچمه زنی نوعی از فرایند کار سرد است که در آن سطح قطعات توسط ذرات ریز کروی از مواد مختلف (معمولا فولاد یا شیشه) بمباران شده و تنش پسماند فشاری در نمونه ها ایجاد می گردد [1]. این فرایند برای مدت طولانی به عنوان یکی از بهترین فرایند های ایجاد تنش های پسماند فشاری شناخته می شده است [2]. بر اساس مطالعات اسمیت (Smith) [3]، وجود تنش پسماند فشاری در قطعاتی که تحت تاثیر تنش های کششی متناوب قرار دارند، باعث بالا رفتن عمر خستگی آن ها تا حد قابل توجهی می شود. برای ایجاد تنش های پسماند فشاری از روش های مختلف مکانیکی و ترموشیمیایی می توان استفاده نمود. ساچمه زنی و نورد موضعی سطح از جمله روش های مکانیکی قابل استفاده برای ایجاد تنش های پسمانده می باشند در حالی که از انواع عملیات حرارتی سطح مانند نیتروژن دهی سطحی و ... می توان به عنوان نمونه هایی از روش های ترموشیمیایی یاد کرد.
ساچمه زنی به منظور بالا بردن خواص مکانیکی و افزایش عمر خستگی و مقاومت در برابر خوردگی تنشی بر روی قطعات مختلف انجام می گیرد. بهبود در رفتار خستگی قطعات بعد از انجام ساچمه زنی ناشی از دو عامل اصلی است:
الف- تغییر شکل پلاستیک و کار سختی لایه های سطحی در اثر پذیری از انرژی جنبشی جریان ساچمه ها، که باعث بالا رفتن تنش تسلیم می شود.
ب- ایجاد تنش پسماند فشاری در لایه های سطحی که در اثر ساچمه زنی ایجاد می‌گردد [4].
اندازه گیری تنش های پسماند و توزیع آن ها در عمق قطعه از اهمیت خاصی برخوردار است. به دلیل اینکه کیفیت و میزان تاثیر ساچمه زنی به عوامل بسیاری از قبیل نوع و اندازه ساچمه ها، شدت ساچمه زنی، پوشش سطح و خواص ماده بستگی دارد، بنا بر این اثر پارامتر های فرایند ساچمه زنی بر اندازه و توزیع تنش های پسماند و همچنین تعیین شرایط لازم جهت حصول توزیع بهینه تنش ها بسیار قابل توجه است [4].
همان گونه که اشاره گردید در ساچمه زنی بر اثر برخورد ساچمه های کروی از جنس فلزات آهنی (چدن و فولاد)، سرامیکی یا شیشه ای [5] به سطح فلزات، تنش فشاری در سطح ایجاد می گردد. هنگام برخورد ساچمه های با انرژی جنبشی بالا، به سطح مورد نظر، محل برخورد ساچمه در سطح فلز وارد ناحیه پلاستیک می شود در حالی که لایه های زیرین این قسمت از سطح هنوز در حالت الاستیک قرار دارند. با بلند شدن ساچمه از سطح و برگشت الاستیک لایه های زیر سطح در محل برخورد ساچمه، سطح تحت تنش فشاری ناشی از این برگشت الاستیک قرار می گیرد (شکل 1).
از آنجایی که همیشه باید بین نیروها و تنش های موجود در یک قطعه تعادل وجود داشته باشد تا آن قطعه پایدار بماند، بنا بر این در قطعات ساچمه زنی شده تنش های پسماند به صورتی توزیع می گردند که مقدار جبری تنش های پسماند تولید شده در تمام مقطع قطعه صفر گردد. به این معنی که بین تنش های پسماند تولید شده در راستای مقطع قطعه تعادل برقرار می شود. بنا بر این از زیر سطح، جایی که مقدار تنش پسماند فشاری بیشینه است، این تنش به تدریج تغییر علامت داده تا اینکه مقدار کل تنش پسماند موجود در سطح مقطع به صفر برسد. نمودار توزیع تنش پسماند در قطعه پس از ساچمه زنی در شکل 2 نشان داده شده است.
شامل 17 صفحه Word
دانلود تحقیق بررسی اثر ساچمه زنی بر استحکام خستگی فولاد CK35
