مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی و شبیه سازی عددی توزیع تنش های پسماند غلتک های نورد در فنآوری کوبش التراسونیک

نویسندگان
1 دانشگاه کاشان
2 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان
چکیده
در این تحقیق برای تعیین تنش پسماند غلتک های نورد از جنس فولاد گرافیتی (GSH48) ، روش غیر مخرب پراش اشعه ایکس استفاده شد.در این روش، برای تعیین تنش پسماند از تغییرات فاصله بین صفحات کریستالی به عنوان کرنش استفاده می کند. تعیین تنش پسماند بر روی نمونه ها قبل و بعد از فناوری کوبش التراسونیک (UPT) در عمق های مختلف انجام شد. در فنآوری کوبش التراسونیک با ایجاد کار سختی و فشردگی در لایه های سطحی قطعه کار باعث بهبود برخی خواص مکانیکی از جمله تنش پسماند می‌شود. با شبیه سازی و ساخت ابزار ارتعاشی التراسونیک و نصب آن بر روی دستگاه تراش، عملیات UPT بر روی نمونه های آماده شده از غلتک های نورد انجام گرفت. اندازه گیری تنش پسماند از سطح تا عمق 0.5 میلیمتر، قبل و بعد از فرایند کوبش التراسونیک انجام شد. با شبیه سازی عددی فنآوری کوبش التراسونیک، توزیع تنش پسماند تجربی و شبیه سازی عددی مقایسه گردید. نتایج مبین افزایش تنش پسماند فشاری در حدود 0.4 میلیمتر از سطح بعد از عملیات UPT می‌باشد. افزایش تنش پسماند فشاری باعث اقزایش استحکام و عمر خستگی آنها می شود و راندمان کاری آنها اقزایش می‌یابد. محاسبه اندازه دانه سطح بعد از عملیات کوبش التراسونیک از روی الگوی پراش پرتو X با استفاده از رابطه ویلیامسون – هال انجام گرفت که اندازه دانه 60.2 نانومتر حاصل شد. این ریز دانه شدن ساختار سطح به دلیل چینش مجدد نابجایی ها در اثر ارتعاش با فرکانس بالا و تغییر شکل شدید پلاستیک بعد از عملیات UPT رخ می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of experimental and numerical simulation of residual stresses distribution of rolling mill rolls in ultrasonic peening technology

نویسندگان English

Alireza Abbasi 1
Ghanbarali Shikhzade 1
Saeid Amini 2
چکیده English

In this study, a non-distractive method of x-ray diffraction (XRD) was used to determine residual stress of rolling mill rolls made of graphite steel (GSH48). This method utilizes the variations of distance between crystal planes as strain. The determination of residual stress was performed samples in different depths before and after conducting ultrasonic peening technology. In UPT process, impacts were exerted on the workpiece ball tool, resulting in the improvement of some mechanical properties such as residual stress by creating work hardening and compression. After the simulation and manufacturing of ultrasonic vibratory tool and then the installation of that on lathe machine, UPT operations were conducted on the prepared samples. Measuring residual stress from surface to 0.5 mm depth was performed before and after the UPT process. After the numerical simulation of the UPT, the distribution of experimental residual stress and numerical simulation was compared that the results suggested the increase of compressive residual stress about 0.4 mm from the surface after the UPT process. The rise of compressive residual stress in the rolling mill rolls leads to the increase of their strength and fatigue life and as a result, their working efficiency is boosted. After the UPT process, the grain size of the surface was calculated from the model of the x-ray diffraction using Viliamson-Hall relation that grain size was obtained 60.2 nm. The refinement of surface structure arises because of displacement arrangement again due to vibration with high frequency and severe plastic deformation after the UPT process.

کلیدواژه‌ها English

Ultrasonic Peening Technology (UPT)
ABAQUS
X-ray diffraction
Residual stresses
Grain size