Emrah DÜLEK, Süleyman SARITAŞ, Şenay ORMAN, Çetin KARATAŞ

Bilyalı dövme parametrelerinin Ç1020 çeliğinin yorulma dayanımına etkisi ve oluşan kalıcı gerilmenin katman ve kaldırma yöntemi ile araştırılması

Bilyalı dövme sonucu parça yüzeyinde oluşturulan basma kalıcı gerilmelerin yorulma ömrünü arttırıcı özellikte olduğu bilinmektedir. Fakat bilyalı dövme parametrelerinden dövme şiddetinin hangi değerinin, parça yüzeyinde daha yüksek basma kalıcı gerilmesi oluşturacağının bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada 9 - 21 A (Almen) arasındaki şiddetlerde bilyalı dövülmüş Ç1020 çeliğinin yorulma mukavemeti dönen eğmeli yükleme ile ve oluşan kalıcı gerilme değerleri, elektro-kimyasal katman kaldırma tekniği ile incelenmiştir. Farklı şartlarda bilyalı dövme ile elde edilen çeşitli Almen şiddetleri ile yorulma ömrü ve kalıcı gerilmeler arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Çelik malzeme haddelenmiş durumda ve tavlanmış dövülmüş durumda iken çelik malzemede oluşan yorulma ömrü ve kalıcı gerilmeler karşılaştırılmıştır. Bilyalı dövme ile tavlanmış numunelerin yorulma dayanımı 205 MPa seviyesinden 265 MPa seviyesine çıktığı, maksimum kalıcı gerilmelerin ise 276 MPa (basma) ile 363 MPa (basma) arasında değiştiği görülmüştür.

Effect of shot peening on fatigue strength of AISI 1020 steel and investigation of created residual stresses by layer removal technique

Shot peening is used for creation of compressive residual stresses on the surface layers of components and thus improving their fatigue life performance. However, effect of peening intensity on the maximum residual stress must be known. In this work, AISI 1020 steel was shot peened to 9-21 A (Almen) intensity and its fatigue strength was investigated by using rotating bending fatigue test. The created residual stresses in the steel by shot peening were investigated by using electro-chemical layer removal technique and strain gauges. Relations between Almen intensities obtained by shot peening under various conditions, and residual stresses were investigated. Fatigue strength and residual stresses in the steel in rolled and in annealed conditions were compared. Fatigue strength of annealed steel improved from 205 MPa to 265 MPa by shot peening. Maximum residual stresses created in the steel by shot peening varied between 276 MPa (compression) and 363 MPa (compression).

PDF

___

1.Kafkas, F., "Katman Kaldırma Tekniğine Dayalı Olarak Kalıcı Gerilmelerin Ölçülmesini Sağlayan Bilgisayarlı Ölçme Cihazının Tasarımı ve İmalatı", Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen - Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2001. 2.Lu, J., "Handbook of Measurement of Residual Stresses", Society For Experimental Mechanics, Prentice-Hall Inc., 342-411, 1996. 3.Wang, S., Li, Yongjun., Yao, M., Wang, R., "Compressive Residual Stress Introduced by Shot Peening", Journal of Materials Processing Technology, 73, 64-73, 1998. 4.Guagliano, M., Riva, E., Guidetti, M., "Contact Fatigue Failure Analysis of Shot-Peened Gears", Engineering Failure Analysis, 9, 147-158 2002. 5.Guagliano, M., "Relating Almen Intensity to Residual Stresses Induced by Shot Peening: A Numerical Approach", Journal of Materials Processing Technology, 110, 277-286, 2001. 6.Meguid, S.A., Shagal, G., Stranart, J.C., Daly, J., "Three-dimensional Dynamic Finite Element Analysis of Shot-Peening Induced Residual Stresses", Finite Elements in Analysis and Design, 31, 179-191, 1999. 7.Altenberger, I., Scholtes, B., Martin, U., Oettel,H., "Cyclic Deformation and Near Surface Microstructures of Shot Peened or Deep Rolled Austenitic Stainless Steel AISI 304, Materials Science and Engineering, A264, 1-16. 8.Wagner, L., 1999, Mechanical Surface Treatments on Titanium, Aluminum and Magnesium Alloys", Materials Science and Engineering, A263, 210-216, 1999. 9.Orman, Ş., "Bilyah Dövme Parametrelerinin 1020 Çeliğinin Yorulma Davranışına Etkileri", 9.Denizli Malzeme Sempozyumu, Pamukkale Üniversitesi, 122-128, Denizli, 2002. 10.Torres, M.A.S. and Voorwald, H.J.C., "An Evaluation of Shot Peening, Residual Stress and Stress Relaxation on the Fatigue Life of AISI 4340 Steel", International Journal of Fatigue, 2001. ll.Ochi, Y., Masaki, K., Matsumura, T., Sekino, T., "Effect of Shot-Peening Treatment on High Cycle Fatigue Property of Ductile Cast Iron", Int. Journal of Fatigue, 23, 441-448,2001. 12.Fetullayev, E., Karataş, Ç., Sarıtaş, S., "Toz Metal Çeliklerde Oluşan Kalıcı Gerilmelerin Araştırılması" 3rd International Powder Metallurgy Conference, Turkish PM Association, Gazi University, Ankara, 917-927, 2002. 13.Karataş, Ç., Fetullayev,E.,Kafkas,F., "AISI 5115 Çelikten İmal Edilen Dişli Çarkın Diş Dibindeki Kalıcı Gerilmelerin İncelenmesi", Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 16, No :1, Sayfa 9-18,2001 14.Emrah, D., Karataş, Ç., Sarıtaş, S., "Bilyalı dövülmüş Ç 1020 Malzemede Kalıcı Gerilmenin Katman Kaldırma Yöntemi ile İncelenmesi", Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 18,No:3, Sayfa 107-116,2003. 15.Fetullayev, E., Karataş, Ç., Kafkas, Sarıtaş, S., Causston, R., James, W.B., Lawley, A., "Residual Streses in Sintered PM Steels" EuroPM 2003, EPMA, 20-22 Ekim2003, Valencia, İspanya.