مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی اثر فرآیند کوبش فراصوتی بر خواص سایشی آلیاژ آلومینیم 6061

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
2 عضو هیئت‌علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
چکیده
امروزه آلیاژهای آلومینیوم به‌­دلیل خواص ویژه و مقاومت در برابر خوردگی بالا در کاربردهای مختلف صنعتی انتخاب می‌شوند. با بهینه‌سازی خواص سطحی آلیاژهای آلومینیوم، می­توان عملکرد و قابلیت اطمینان استفاده از این مواد را به‌طور مؤثری بهبود بخشید. لذا بررسی عملیات مکانیکی سطحی مورد توجه محققین قرارگرفته و روش­‌های مکانیکی مختلفی برای بهبود ویژگی‌های سطحی آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده قرارگرفته است. در بین این روش­‌ها، روش کوبش فراصوتی یک فرآیند کار سرد است که در آن تعداد زیادی ضربه بر روی سطح نمونه در مدت‌زمان کوتاهی با فرکانس بالا وارد می­‌شود. در این پژوهش به­ بررسی تأثیر فرآیند کوبش فراصوتی بر خواص سایشی آلیاژ آلومینیوم Al6061-T6 پرداخته‌شده است. جهت انجام فرآیند کوبش فراصوتی سه پارامتر دامنه نوسان، سرعت دورانی قطعه کار و نرخ پیشروی ابزار انتخاب و تأثیر آن‌­ها بر روی مقاومت به سایش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده نشان داده شد که فرآیند کوبش فراصوتی باعث افزایش سختی سطحی در حدود 141/4 درصد گردیده و با افزایش دامنه نوسان و مقدار سرعت پیشروی مقاومت به سایش افزایش‌یافته و همچنین با افزایش سرعت دورانی مقاومت به سایش کاهش‌یافته است. بیشترین مقاومت به سایش در دامنه نوسان 11 میکرون، سرعت دورانی 500 دور بر دقیقه و نرخ پیشروی 0/8 میلی‌متر بر دور به‌دست‌آمده است که در نتیجه در این شرایط مقاومت به سایش حدود 46 درصد نسبت به ماده خام افزایش‌یافته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the effect of the ultrasonic hammer peening on the wear properties of Aluminum alloy 6061

نویسندگان English

Hamed Samimi 1
Abbas Pak 2
1 MSc Graduate, Department of Mechanical Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده English

Nowadays, Aluminum alloys are chosen for various industrial applications due to their special properties and high corrosion resistance. By optimizing the surface properties of Aluminum alloys, the performance and reliability of using these materials can be effectively improved. Therefore, investigating the surface mechanical treatment has been the focus of researchers and various mechanical methods have been used to improve the surface characteristics of Aluminum alloys. Among these methods, ultrasonic hammer peening is a cold work process in which many impacts are applied to the surface of the sample in a short period with high frequency. In this research, the effect of ultrasonic hammer peening on the wear properties of Aluminum alloy Al6061-T6 has been investigated. To carry out the process of ultrasonic hammering, three parameters of vibration amplitude, rotational speed of the work piece, and feed rate of the tool were selected and their effect on the wear resistance was investigated. The obtained results showed that the ultrasonic hammer peening increased the surface hardness by about 141.4%. With the increase of the vibration amplitude and the feed rate, the wear resistance increased and the increase of the rotational speed decreased the wear resistance. The highest wear resistance has been obtained in the vibration amplitude of 11 µm, rotational speed of 500 rpm, and feed rate of 0.8 mm/rev. As a result, the wear resistance has increased by about 46% compared to the raw material in these conditions.

کلیدواژه‌ها English

Ultrasonic Hammer Peening
Wear Resistance
Hardness
Aluminum 6061-T6
[1] Mattox, Donald M.Handbook of physical vapor deposition (PVD) processing. William Andrew, 2010.‏
[2] Liu Y, Wang L, Wang D. Finite element modeling of ultrasonic surface rolling process. Journal of Materials Processing Technology. 2011; 211(12):2106-2113. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2011.07.009
[3] kbarzadeh B, Gorji H, Bakhshi M, Jamaati, R, Mirnia, M. J. Development of a new process for the severe plastic deformation of AA 1050 to improve the mechanical properties. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2020; 7(4): 19-29. [In Persian]
[4] Abdullah A, Pak A, Abedini A. Design and Manufacture of Ultrasonic Hammer Penning Tool. Patent, Iran, 2009.
[5] Liang L,Miru KSeungjun L, Jongman KHyunse K,  Deugwoo L. Study on surface modification of aluminum 6061 by multiple ultrasonic impact treatments. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018; 96: 1255-1264. doi: 10.1016/j.msea.2004.07.025
[6] Statnikov S. Guide for application of ultrasonic impact treatment improving fatigue life of welded structures. International Institute of Welding.1999; 1757.99: 1-17. 
[7] Zhu Q, Fang Z, Sun M, Da Ma T, Klimenov V. A, Borozna V, Hong Zhu V. Effect of ultrasonic surface peening on fatigue property of 7B04 high strength and toughness aluminum alloy. Materials Science Forum. 2010; 654: 1892-1895. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.654-656.1892
[8] Rasooli M, Moshref-Javadi M, Taheri Zadeh A. Investigation of ultrasonic vibration effects on the microstructure and hardness of aluminum alloy 2024 tube spinning parts. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015;77(9): 2117-2124. doi: 10.1007/s00170-014-6500-5
[9] He Y.Z, Wang D, Ying W. A. N. G, Zhang H. Correction of buckling distortion by ultrasonic shot peening treatment for 5A06 aluminum alloy welded structure. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016; 26.6: 1531-1537. doi: 10.1016/S1003-6326(16)64259-0
[10] Feng Y, Hu S, Wang D, Cui L. Formation of short crack and its effect on fatigue properties of ultrasonic peening treatment S355 steel. Materials & Design. 2016; 89: 507-515. doi: 10.1016/j.matdes.2015.10.009
[11] Hadzima B, Nový F, Trško, L Pastorek F, Jambor M, Fintová S. Shot peening as a pre-treatment to anodic oxidation coating process of AW 6082 aluminum for fatigue life improvement. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017; 939(9): 3315-3323.doi: 10.1007/s00170-017-0776-1
[12] Pandey V, Singh J, Chattopadhyay K, Srinivas S, Singh V. Influence of ultrasonic shot peening on corrosion behavior of 7075 aluminum alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2017; 723: 826-840. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.06.310
[13] Liang L, Kim M, Lee S, Kim J, Kim H, Lee D. Study on surface modification of aluminum 6061 by multiple ultrasonic impact treatments. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018; 96(1): 1255-1264. doi: 10.1007/s00170-018-1666-x
[14] Sun Q, Han Q, Xu R, Zhao K, Li J. Localized corrosion behavior of AA7150 after ultrasonic shot peening: Corrosion depth vs. impact energy. Corrosion Science. 2018; 130: 218-230. doi: 10.1016/j.corsci.2017.11.008
[15] Zhang R, Li X, Liu L, He C, Wang Q. Effect of ultrasonic peening treatment on VHCF behavior of friction stir welded joints in aluminum alloys, in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019; 611(1): 012011. doi: 30684/etj.v39i9.1725
[16] Zhu L, Guan Y, Wang Z, Zheng H, Lin J, Zhai J, Xie Z. Influence of Surface Nano crystallization and Partial Amorphization Induced by Ultrasonic Shot Peening on Surface Properties of 7075 Aluminum Alloy. Journal of Materials Engineering and Performance. 2020; 29(11): 7693-7709. doi: 10.1007/s11665-020-05219-5
[17] Efe Y, Karademir I, Husem F, Maleki E, Karimbaev R, Amanov A, Unal O. Enhancement in microstructural and mechanical performance of AA7075 aluminum alloy via severe shot peening and ultrasonic nanocrystal surface modification. Applied Surface Science. 2020; 528: 146922.doi: 10.1016/j.apsusc.2020.146922
[18] Elmkhah H. Nano engineering of hard coatings (Properties, Applications, Coating technology). Bu-Ali Sina University; 2019.