Cutting tool inserts are often coated with thin layers either through chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD) processes. In order to have a better wear resistance cutting tools are mostly subjected to post-coating treatment processes. Shot peening is one of the processes that is used to improve the fatigue life of metallic components. In this study, the finite element (FE) method is employed to model the elastic-plastic deformation and development of residual stress distributions in a cutting tool after the impact of a shot medium. To carry out the work, CVD coated cemented carbide has been chosen to be the workpiece (insert), and the coatings of the chosen insert are Titanium Carbo Nitride (TiCN)  and Aluminum Oxide (Al2O3). Aim of the study is to model a single impact in the shot peening process on a surface of a coated cemented carbide insert while simulating the plastic deformation of the materials. In addition, the objective of the study is also to understand and explain the mechanics of shot peening process and find applicable mechanical properties of the materials for FE modeling. Conjugately, the influence of shot peening process parameters (e.g. velocity, diameter or shape of the peening media) on residual stress distribution has been investigated and the results obtained were compared to the one observed from experiment. The modeling in the study is carried out both with and without initial residual stresses in the materials. The initial residual stresses are estimated by applying a thermal load to the model. The results show that the compressive residual stresses achieved while shot peening by an edge-shaped medium are significantly higher at the surface (i.e. in a coated layer) than compared to a globular medium. In contrast, it is observed that the compressive residual stresses in the cemented carbide are significantly higher and deeper when shot peened with globular medium than the edge-shaped medium. Furthermore, the results of parameteric study demonstrate that the smaller medium induces higher residual stresses at the surface (i.e. in a coated layer) than in the cemented carbide. In contrast, it is observed that the bigger medium induces less residual stresses at the surface (i.e. in a coated layer) and higher residual stresses deeper in the cemented carbide. Whereas, it is observed that the higher residual stresses at the surface (i.e. in a coated layer) and in the cemeneted carbide can be achieved simultaneously by shot peens having a  higher velocity. Residual stress profiles modelled in this report correlate with data from previous studies.   This study has been carried out at Sandvik Coromant, Edge and Surfaces department in Stockholm, Sweden.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Valeria Alves de Castro (valeriadecastro@msn.com) on 2018-04-09T11:26:33Z No. of bitstreams: 1 Influência do Shot-Peening e da Anodização Crômica na Resistência à Fadiga da Liga de Alumínio 7475-T7351.pdf: 11672615 bytes, checksum: 8cfc04a62a6befdf67585a8be24eb5d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-04-09T14:23:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 castro_va_me_guara.pdf: 11672615 bytes, checksum: 8cfc04a62a6befdf67585a8be24eb5d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-09T14:23:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 castro_va_me_guara.pdf: 11672615 bytes, checksum: 8cfc04a62a6befdf67585a8be24eb5d5 (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / A influência do Shot-Peening e da anodização na resistência à fadiga vem sendo estudada ao longo dos anos, pois são processos amplamente utilizados nas indústrias, em especial na aeronáutica. A análise desse comportamento é extremamente necessária, pois as peças de aeronaves sofrem esforços cíclicos e são expostas ao ambiente corrosivo, que além de reduzir o ciclo de vida, são também prejudiciais à segurança de voo. Em função disso os materiais devem ter boa resistência à fadiga e à corrosão. Para melhorar essas propriedades são aplicados os processos de Shot-Peening e anodização, contudo é essencial que os parâmetros e materiais sejam estudados e ensaiados a fim de se obter um resultado efetivo. Em vista disso, esta pesquisa tem por objetivo avaliar a influência do Shot-Peening e da anodização crômica na resistência à fadiga do alumínio 7475-T7351. O ensaio de fadiga foi realizado com carga axial, frequência de 20 Hz e razão de carga 0,1. A intensidade Almen foi de 0.006 A - 0.010 A e as esferas do jateamento foram de aço. Os resultados dos ensaios das amostras com Shot-Peening seguido de anodização crômica apresentaram redução na resistência à fadiga. Essa redução foi atribuída às tensões residuais de tração e as características da camada de óxido geradas pela anodização e aos parâmetros do Shot-Peening que não induziu tensão residual de compressão o suficiente para retardar a propagação das trincas. O aumento da rugosidade, que é inerente ao processo de Shot-Peening, trabalhou como concentrador de tensão na superfície, intensificando a nucleação e propagação das trincas. No entanto, para as baixas tensões o Shot-Peening minimizou o efeito negativo causado pela anodização crômica. Com isso é possível afirmar que é primordial testar os materiais com diferentes parâmetros de Shot-Peening e avaliar seus efeitos para coletar uma base consolidada e evitar acidentes decorrentes de falha prematura de fadiga. / The influence of Shot-Peening and anodization on the fatigue strength has been studied over the years because these processes are broadly used in industries, especially in aeronautics. The analysis of this behavior is extremely necessary due the cyclic loading of the parts and exposure to corrosive environment, which in addition to reducing the life cycle of an aircraft are also detrimental to flight safety. Due to this, the materials must have good fatigue strength and corrosion resistance. To improve these properties, the Shot-Peening and anodization processes are applied, however it is essential that the parameters and materials be studied and tested in order to obtain an effective result. Therefore, this research has the objective of evaluating the influence of Shot-Peening and chromic anodization on the fatigue strength of 7475-T7351 aluminum alloy. The fatigue test was performed with axial load, frequency of 20 Hz and load ratio 0.1. The Almen intensity was 0.006 A - 0.010 A and the material of spheres was steel. The results of the Shot-Peening specimens followed by chromic anodization treatment show a reduction of the fatigue strength. This reduction is due to residual tensile stress and the characteristics of the oxide layer generated by the anodization treatment and to the Shot-Peening parameters that did not induce residual compression stress enough to delay the crack propagation. The increased roughness, which is inherent in the process, has worked as a stress concentrator on the surface, enhancing the nucleation and propagation of cracks. However, for the low tensions the Shot-Peening minimizes the negative effect caused by the chromic anodization treatment. Therefore, it is possible to affirm that it is essential to test the materials with different parameters of Shot-Peening and evaluate its effects to collect a consolidated base and avoid accidents due to premature fatigue failure.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Atualmente, quando se tem a necessidade de nitretar peças produzidas pela metalurgia do pó, usa-se a nitretação a plasma. Apesar de ser um processo de alto custo, com diversas dificuldades operacionais e de ajuste de processo, a nitretação a plasma é o único processo viável para nitretar esses materiais por ter uma ação apenas superficial, não apresentando ação nitretante no interior dos poros. Nos processos de nitretação a gás e banho de sais, o meio nitretante penetra na porosidade (interconectada) dos materiais sinterizados, havendo assim a formação de camada branca em uma grande profundidade da peça (ou mesmo na peça toda), gerando problemas de deformação e fragilização do componente. Este trabalho teve por objetivo a aplicação do processo shot peening em peças sinterizadas com a finalidade de fechar a porosidade superficial das peças e estudar seu comportamento sob o processo de nitretação a gás. O estudo verifica que o material sinterizado submetido à nitretação gasosa permitiu a entrada do meio nitretante pelos poros abertos e interconectados promovendo a formação de camada branca no interior dos poros de praticamente todo o volume da peça. Essa camada branca no interior do material fragiliza o componente e inviabiliza sua utilização como componente em praticamente qualquer aplicação industrial. As peças sinterizadas jateadas com granalhas de aço antes da nitretação também permitiram o acesso do meio nitretante no interior do componente, porém, sem potencial suficiente para a formação de camada branca. As amostras jateadas apresentaram apenas agulhas de nitretos formados durante a nitretação. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

No description available.

No description available.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Natany Dayani de Souza Assai.pdf: 1950917 bytes, checksum: a6c8b87bcaabbbdbf5ca798360a90bcc (MD5) Previous issue date: 2014-08-27 / The residual stress may decrease and redistribute through a process called relaxation. The relaxation of the residual stress is an important phenomenon in relation to the estimated fatigue resistance of the material and can occur due to static mechanical loading, thermal, cyclical and extension fatigue effects. Residual stresses are usually harmful for overlapping the operating voltage, while the fatigue resistance of metals and alloys can be improved by compressive residual stresses present in the surface layer by means of shot peening surface. The fatigue life with the compressive residual stress field caused by shot peening or sophisticated models for modeling voltage field Compressive Residual (CTRC) usually does not take into account the possibility of this change during the cyclic loading, ie , place the relaxation process, which also changes the fatigue life. This study aimed to obtain the residual stress profile relaxation by cyclic loading on aluminum alloy samples 7050- T7541 with shot peening glass and ceramics subjected to axial fatigue test. The technique for determining the residual stress was the X-ray diffraction for measuring accurately the redistribution of residual stresses along the depth of fatigue produced by the process. The removal of layers of material was performed by electrolytic attack. Hereby, it was possible to establish the relationship between the maximum stress and number of cycles in relation to the greater or lesser relaxation test specimens in different regimes of cyclic peening conditions with spherical glass and ceramics in the longitudinal and transverse directions. The results showed that the samples with the longitudinal direction shot peening redistribution showed higher compressive residual stresses in the transverse direction along the depth. For the samples of shot peening ceramic was virtually no relaxation on the surface only in depth when compared to the original profile, samples of ceramic shot peening obtained relaxation in remote locations of the surface, due to the influence of roughness. The redistribution of stresses for samples of shot peening glass were higher than those with shot peening ceramic along the depth in all cyclic regimens studied in the L and T directions. The residual stress relaxation occurred in both directions did not compromise beneficial effect of shot peening increase the fatigue life thereof, in relation to the base material. / As tensões residuais podem diminuir e se redistribuir por meio de um processo chamado relaxação. A relaxação das tensões residuais é um fenômeno importante no que se refere à previsão da resistência à fadiga dos materiais e pode ocorrer devido a carga mecânica estática, térmica, cíclica como efeitos de extensão da fadiga. As tensões residuais geralmente são prejudiciais por se sobreporem às tensões de serviço, enquanto a resistência à fadiga dos metais e ligas pode ser melhorada por tensões residuais compressivas presentes nas camadas superficiais por meio do tratamento de superfície de shot peening. A vida em fadiga com o campo de tensão residual compressiva originada pelo shot peening ou modelos sofisticados para a modelagem do Campo de Tensão Residual Compressivo (CTRC), geralmente não leva em consideração, a possibilidade deste alterar-se durante o carregamento cíclico, ou seja, ocorrer o processo de relaxação, que também altera a vida em fadiga. Este trabalho teve como objetivo obter o perfil de tensão residual de relaxação por carregamento cíclico em amostras de liga de alumínio 7050- T7541 com shot peening de vidro e cerâmica submetidas a ensaio de fadiga axial. A técnica para determinação das tensões residuais foi a difração de raios X que permite medir com precisão a redistribuição de tensões residuais ao longo da profundidade produzidas pelo processo de fadiga. A remoção das camadas de material foi realizada por ataque eletrolítico. Por meio deste, foi possível constatar a relação entre a tensão máxima e quantidade de ciclos no que se refere à maior ou menor relaxação de corpos de prova em diferentes regimes cíclicos nas condições de shot peening com esfera de vidro e cerâmica nas direções longitudinal e transversal à laminação.Os resultados mostraram que as amostras com shot peening na direção longitudinal apresentaram redistribuição de tensões residuais compressivas maiores que no sentido transversal ao longo da profundidade. Para os corpos de prova de shot peening de cerâmica praticamente não houve relaxação na superfície apenas na profundidade quando comparado ao perfil original, as amostras de shot peening de cerâmica obtiveram a relaxação em posições mais afastadas da superfície, devido a influência da rugosidade. A redistribuição de tensões para as amostras de shot peening de vidro foram superiores em relação aquelas com shot peening de cerâmica ao longo da profundidade em todos os regimes cíclicos estudados nas direções L e T. A relaxação de tensão residual ocorrida em ambas direções não comprometeu o efeito benéfico do shot peening no aumento da vida em fadiga das mesmas em relação ao material base.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dante da Costa Ribeiro.pdf: 1584757 bytes, checksum: 5a421e40bb3ea48cad64df542faaceb6 (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / Martensitic Stainless Steel hás always been used in the injection moulds because of their properties as high polishability and high corrosion resistence that alows it to inject some kind of polymers, such as PVC, because of its resistance to chlorinate gas that the process normally has, and in the injection of acrylic because of its high finishing surface state that the mould needs and, consequently, of the injected product, that are characteristics intrinsics to those materials. Beside the martensitic stainless steel, the stainless aged steel are very used, but, in such applications this steel are not able to suffer the nitriding process, what make its application not so good because there are no ways to increase its surface. In this paper will be studied about aged stainless steel that will pass through the shot peening process and without this process to see how will be the surface result. As there are no literatures about this subject, because besides it is about some old tecnologies, the study shall result in a new application of those techniques making a revolution in the utilization of those materials in some industrial applications as plastic moulds and mechanichal devices. / Os aços inoxidáveis martensíticos sempre foram muito utilizados no ramo de moldes plásticos devido as suas propriedades como alta polibilidade e resistência à oxidação elevada, que permitem a injeção de certos polímeros, como o policrilato de vinila, por conta de sua resistência aos gases clorídricos desprendidos no processo e também na injeção de acrílico por causa do alto grau de acabamento que pode ser conferida à superfície do molde e, conseqüentemente, ao produto injetado, são características intrínsecas a tais materiais. Fora os materiais inoxidáveis martensíticos, os endurecíveis por precipitação também são muitíssimo utilizados, porém, em algumas aplicações tais aços não são passíveis do processo termoquímico de nitretação, o que prejudica a sua utilização por conta de não ter nenhum processo onde um endurecimento superficial seja aplicado. Neste trabalho será realizado o estudo sobre os aços endurecíveis por precipitação passando pelo processo de shot peening e sem passar por tal processo afim de se verificar como ficará a superfície após tal processo. Como faltam literaturas sobre comparativos a respeito desta aplicação por apesar de se tratar de tecnologias antigas, o estudo poderá resultar em uma nova utilização de tais técnicas revolucionando a utilização destes materiais em certas aplicações industriais como em moldes plásticos e em dispositivos mecânicos.

O processo de jateamento com granalhas é um tratamento superficial, muito utilizado em peças, com o intuito de melhorar as propriedades de resistência à fadiga. A deformação controlada do impacto das esferas introduz tensões residuais compressivas na camada superficial do material. Geralmente, este processo é executado na temperatura ambiente. Existem poucos estudos exploratórios de se executar este tratamento superficial em temperaturas acima da ambiente, para a promoção de um aumento na vida em fadiga causada por uma maior deformação plástica. Este trabalho teve como principal objetivo o estudo do efeito do jateamento com granalhas, executados em temperaturas fora da ambiente, no comportamento em fadiga de lâminas fabricadas de aço mola SAE 5160, utilizado pela indústria automobilística. Foram realizados ensaios de fadiga por flexão em três pontos em corpos de prova no formato do componente original. Estas amostras foram jateadas nas temperaturas de 25, 100, 150, 200, 250 e 300ºC. Os resultados deste trabalho permitiram a obtenção de algumas conclusões importantes quanto ao processo de jateamento que deverão influir diretamente no processo de fabricação destas lâminas e possivelmente de outros componentes mecânicos. Com o aumento da temperatura, ocorreu primeiramente um acréscimo no nível das tensões residuais na faixa de temperatura de 25 a 100ºC, passando a decrescer continuadamente até a temperatura de 300ºC e um aumento crescente da rugosidade superficial. O jateamento a 200ºC promoveu um melhor desempenho, pois executado nesta temperatura, proporcionou a melhor associação de tensão residual introduzida e encruamento, resultando em, um acréscimo de aproximadamente 10 vezes na vida em fadiga. / Shot peening is a surface treatment commonly used in parts with the aim of improving fatigue properties. The controlled plastic deformation caused by the impact of the shots introduces compressive residual stresses on the surface layer of the material. Normally, this process is performed at room temperature, however a few studies propose to perform this surface treatment above room temperature in order to increase the fatigue strength due to the associated higher plastic deformation. The aim of this work was to study the effects of shot peening process above room temperature on the fatigue properties of a SAE 5160 leaf spring steel used by the automotive industry. Three point bending fatigue tests were performed in test pieces with the same geometry of the original component. Test pieces were peened at 25, 100, 150, 200, 250 and 300ºC. Increasing temperature, it was observed an increase in surface roughness (i.e. plastic deformation). However, residual stress values increase up to 100ºC and decrease continuously above this temperature. Fatigue strength was the highest for parts peened at 200ºC possibly due to an optimized association of residual stress and hardening effects caused by the plastic deformation. These results may directly affect the fabrication process of spring leaves and other mechanical parts.

O processo de jateamento com granalhas é um tratamento superficial, muito utilizado em peças, com o intuito de melhorar as propriedades de resistência à fadiga. A deformação controlada do impacto das esferas introduz tensões residuais compressivas na camada superficial do material. Geralmente, este processo é executado na temperatura ambiente. Existem poucos estudos exploratórios de se executar este tratamento superficial em temperaturas acima da ambiente, para a promoção de um aumento na vida em fadiga causada por uma maior deformação plástica. Este trabalho teve como principal objetivo o estudo do efeito do jateamento com granalhas, executados em temperaturas fora da ambiente, no comportamento em fadiga de lâminas fabricadas de aço mola SAE 5160, utilizado pela indústria automobilística. Foram realizados ensaios de fadiga por flexão em três pontos em corpos de prova no formato do componente original. Estas amostras foram jateadas nas temperaturas de 25, 100, 150, 200, 250 e 300ºC. Os resultados deste trabalho permitiram a obtenção de algumas conclusões importantes quanto ao processo de jateamento que deverão influir diretamente no processo de fabricação destas lâminas e possivelmente de outros componentes mecânicos. Com o aumento da temperatura, ocorreu primeiramente um acréscimo no nível das tensões residuais na faixa de temperatura de 25 a 100ºC, passando a decrescer continuadamente até a temperatura de 300ºC e um aumento crescente da rugosidade superficial. O jateamento a 200ºC promoveu um melhor desempenho, pois executado nesta temperatura, proporcionou a melhor associação de tensão residual introduzida e encruamento, resultando em, um acréscimo de aproximadamente 10 vezes na vida em fadiga. / Shot peening is a surface treatment commonly used in parts with the aim of improving fatigue properties. The controlled plastic deformation caused by the impact of the shots introduces compressive residual stresses on the surface layer of the material. Normally, this process is performed at room temperature, however a few studies propose to perform this surface treatment above room temperature in order to increase the fatigue strength due to the associated higher plastic deformation. The aim of this work was to study the effects of shot peening process above room temperature on the fatigue properties of a SAE 5160 leaf spring steel used by the automotive industry. Three point bending fatigue tests were performed in test pieces with the same geometry of the original component. Test pieces were peened at 25, 100, 150, 200, 250 and 300ºC. Increasing temperature, it was observed an increase in surface roughness (i.e. plastic deformation). However, residual stress values increase up to 100ºC and decrease continuously above this temperature. Fatigue strength was the highest for parts peened at 200ºC possibly due to an optimized association of residual stress and hardening effects caused by the plastic deformation. These results may directly affect the fabrication process of spring leaves and other mechanical parts.