Η εξέλιξη της σφαιριδιοβολής (shot peening) για την αύξηση της αντοχής μεταλλικών υλικών και οι πιθανές εφαρμογές στην Ελλάδα

Τσαμούρα, Καλλιόπη

Shot peening process improvements over time and its effect to metallic materials – possible applications in Greece.

Διπλωματική εργασία

Author

Τσαμούρα, Καλλιόπη

Date

2021-07-14

Advisor

Μυλωνάς, Γεώργιος

am_51204195.pdf (1.744Mb)

Keywords

Σφαιριδιοβολή ; Μεταλλικά υλικά ; Επιφανειακές κατεργασίες ; Ένταση σφαιριδιοβολής ; Shot peening ; Intensity

Abstract

Η σφαιριοδιοβολή είναι μια εν ψυχρώ κατεργασία, στην οποία η επιφάνεια ενός τμήματος βομβαρδίζεται με μικρά σφαιρικά σωματίδια, τα οποία δημιουργούν υψηλή πλαστική παραμόρφωση στην επιφάνεια των μετάλλων. H σφαιριδιοβολή χρησιμοποιείται ευρέως στην επεξεργασία μεταλλικών επιφανειών στις αυτοκινητοβιομηχανίες και στην αεροπορική βιομηχανία και εφαρμόζεται στα μεταλλικά τμήματα τα οποία απαιτούν μεγάλο επίπεδο επιφανειακής σκληρότητας και υψηλό επίπεδο αντοχής σε μηχανικές καταπονήσεις κατά τη χρήση τους. Οι παραμένουσες τάσεις που προκαλούνται κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης της βολής, υποστηρίζεται ότι οδηγεί σε επιβράδυνση ανάπτυξης ρωγμών από κόπωση, βελτιώνοντας την απόδοση των εξαρτημάτων. Ωστόσο, η κατεργασία αυτή είναι ένας συμβιβασμός μεταξύ του πλεονεκτήματος της πρόκλησης παραμένουσας τάσης και της πρόκλησης επιφανειακής βλάβης. Η πρόθεση της διπλωματικής είναι να κατανοήσει τις βασικές αρχές της κατεργασίας αυτής, μέσω ανάλυσης της υπάρχουσας βιβλιογραφίας. Στη συνέχεια, θα εξετασθεί η μέθοδος και τα αποτελέσματα της σφαιριδιοβολής και θα γίνει αναφορά σχετικά με το εύρος της χρήσης της στην Ελλάδα. Τέλος, θα επισημανθούν τα προτερήματα και τα αποτέλεσμα της κατεργασίας, ώστε να εξακριβωθεί αν αξίζει να προταθεί ως τεχνική έναντι των μεθόδων που χρησιμοποιούνται ήδη στην Ελλάδα.

Abstract

Shot peening is a cold working process used to produce a compressive residual stress layer and modify the mechanical properties of metals and composites. It entails striking a surface with shot (round metallic, glass, or ceramic particles) with force sufficient to create plastic deformation. Shot peening is widely used in the processing of metal surfaces in the automotive and aerospace industry and is applied to metal parts, which require a high level of surface hardness and a high level of durability to mechanical stress during their use. The residual stresses caused during the firing of the shot, is claimed to lead to growth retardation of fatigue cracks, improving the performance of the components. However, this treatment is a compromise between the advantage of inducing a residual stress and inducing surface damage. The intention of the thesis is to comprehend the basic principles of this process, through analysis of the existing literature. Then, the method and results of shot peening will be examined and a report will be made on the extent of its use in Greece. Finally, the advantages and the result of the treatment will be pointed out, in order to determine whether it is worth proposing this technique compared to the methods already used in Greece.