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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.85.2018.tde-29012018-142350
Document
Author
Full name
Arnaldo Augusto Ciquielo Borges
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Couto, Antonio Augusto (President)
Barrios, Daniel Benitez
Kenchian, Garabed
Lima, Nelson Batista de
Vatavuk, Jan
Title in Portuguese
Efeito do jateamento com granalhas de aço na tensão residual e no comportamento mecânico da liga de alumínio 6082
Keywords in Portuguese
AA6082
fadiga
jateamento
ligas de alumínio
tensão residual
Abstract in Portuguese
A liga de alumínio 6082 apresenta de média para alta resistência mecânica e é de grande importância no mercado de perfis extrudados. O processo de jateamento com granalha de aço em componentes automotivos e aeronáuticos, visando induzir uma condição otimizada de tensão residual de compressão na superfície, tem se mostrado eficaz na melhoria das propriedades mecânicas em fadiga desses componentes. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos do jateamento com granalhas de aço na tensão residual e no comportamento mecânico em fadiga da liga de alumínio 6082 solubilizada e envelhecida artificialmente. Inicialmente foram feitos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento artificial visando a determinação da melhor condição em termos de resistência mecânica da liga de alumínio 6082. A seguir foram realizados experimentos com diversos tipos de granalhas esféricas de aço e em condições variadas de jateamento (velocidade de rotação e tempo), definindo-se a melhor condição de tensão residual medida por difração de raios x. Ensaios de fadiga em corpos de prova jateados com granalha de aço na melhor condição de tensão residual foram executados em máquina flexo-rotativa e comparados com os resultados do material sem jateamento. A melhor condição de tensão residual ocorreu em decorrência do jateamento com o uso da granalha de aço S170PEE, rotação da turbina à 2500 rpm e tempo de exposição de 1 minuto. A curva de tensão residual em profundidade para a condição escolhida apresentou resultados coerentes somente até 76 μm devido à presença de grãos grandes em profundidades superiores a esta. As curvas S-N mostraram que houve um ganho na vida em fadiga em tensões elevadas e baixo número de ciclos para romper devido jateamento com granalha de aço. Ao contrário, ocorreu um efeito deletério na vida em fadiga em tensões baixas e número de ciclos elevados para romper, devido à influência do aumento da rugosidade em ensaios de fadiga mais longos.
Title in English
Effect of shot peening on residual stress and mechanical behavior of aluminum alloy 6082
Keywords in English
AA6082
aluminum alloy
fatigue
residual stress
shot peening
Abstract in English
Aluminum alloy 6082 exhibits medium to high strength and is widely used as extruded products. Shot peening of automobile and aircraft components, carried out to induce optimum residual compressive stress on the surface, improves fatigue properties of these components. In this context, the aim of this investigation was to study the effects of shot peening on the residual stress and fatigue behavior of solution treated and artificially aged 6082 aluminum alloy. Initially, solution treatment and artificial ageing of this alloy were carried out to determine the best conditions in terms of alloy strength. Subsequently, experiments were carried out with different types of spherical steel shots, under a variety of peening conditions (rotation speed and duration), to define the best set of conditions to increase residual stress that was measured using x-ray diffraction. Fatigue tests were carried out using a rotating-bending machine on shot peened specimens that had the highest residual stress. These results were compared with those of specimens that were not shot peened. The highest residual stress was observed when peening was done with S170PEE steel shots, at 2500 rpm for 1 minute. The variation in residual stress as a function of depth, for the above-mentioned peening conditions, was coherent only up to a depth of 76 μm and attributable to the presence of large grains at depths higher than this. The S-N curves revealed an increase in fatigue life at high stresses and at low cycles to failure and attributed to shot peening. Contrary to this, a deleterious effect in terms of reduction in fatigue life was observed at low stresses and at high cycles to failure, due to increase in surface roughness of the specimens during the extended fatigue tests.
 
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2017BorgesEfeito.pdf (11.10 Mbytes)
Publishing Date
2018-02-05
 
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