Influence of Parameters on Surface Hardness and Residual Stress of Ball-Burnishing Process

โดย มนตรี ขาวสุข

ปี 2561

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยเป็นการศึกษาความเป็นไปได้ของกระบวนการกดรีดผิวแข็งด้วย บอลบนเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางคือ SCM-440 ซึ่งค่าความแข็งผิว ค่าความเค้นตกค้าง ค่าความ หยาบผิวและโครงสร้างจุลภาคถูกใช้เป็นเกณฑ์ในการศึกษา โดยพื้นฐานกระบวนการกดรีดผิวแข็งมี จุดประสงค์เพื่อปรับปรุงคุณภาพของพื้นผิวชิ้นงาน รวมถึงความแข็งผิว ความเค้นตกค้าง และความ หยาบของพื้นผิวโดยการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกเกิดจากการเคลื่อนบอลเซรามิคหมุนบนพื้นผิวที่ ต้องการ การทดลองบอลเซรามิคซิลิกอนไนไตรด์มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มิลลิเมตร ถูกใช้เป็นเครื่องมือ ในการศึกษา พารามิเตอร์ของกระบวนการนี้ประกอบด้วย แรงดันปั๊มน้ำมันไฮดรอลิค ระหว่าง 200 ถึง 600 บาร์ และความลึกของการกดรีดผิวแข็ง ระหว่าง 0.4 ถึง 0.6 มิลลิเมตร ตามลำดับ ผลการทดลองสามารถสรุปได้ว่าทั้งแรงดันปั๊มน้ำมันไฮดรอลิคและความลึกของการกดรีดผิว แข็งเป็นปัจจัยหลักของความแข็งผิวหลังการทดลอง ค่าความแข็งผิวสูงสุดที่ 582 HV ที่แรงดัน ปั๊มน้ำมันไฮดรอลิค 600 บาร์ และความลึกของการกดรีดผิวแข็ง 0.5 มิลลิเมตร ซึ่งคล้ายคลึงกับการชุบ แข็งเหล็ก SCM-440 อย่างไรก็ตามการรวมกันของพารามิเตอร์ที่ใช้ในกระบวนการนี้ยังให้ค่าความเค้น ตกค้างตามแนวนอนมีค่าสูงสุดจนถึง 369.4 MPa สูงกว่าการชุบแข็งเหล็ก SCM-440 ค่าความหยาบผิว เป็นผลกระทบจากพารามิเตอร์ที่ใช้ในกระบวนการ ที่แรงดันปั๊มน้ำมันไฮดรอลิค 200 บาร์ และความ ลึกของการกดรีดผิวแข็ง 0.4 มิลลิเมตร ส่งผลให้คุณภาพพื้นผิวดีที่สุดในการศึกษานี้ ในส่วนท้าย โครงสร้างจุลภาคของชิ้นงานที่ผ่านการกดรีดผิวแข็งแสดงให้เห็นพื้นที่ที่หนาแน่นบนพื้นผิวของ ชิ้นงานได้รับผลจากกระบวนการการอัดตัวของเกรน

Abstract

The purpose of this research was to investigate the feasibility of a ball-burnishing process on medium carbon steel, namely SCM-440, where a surface hardness, residual stress, surface roughness, and microstructure were used as criteria for this study. Fundamentally, the burnishing process is an operation aimed at improving the quality of a workpiece’s surface, including surface hardness, residual stress, and surface roughness, by a plastic deformation generated by a movement of a ceramic ball rolled onto a desired surface. Experimentally, a silicon nitride ceramic ball with a diameter of 6 mm was used as a tool in this study, while the process parameters, comprised of the burnishing pressure and depth of burnishing, ranged between 200 and 600 bars and 0.4 and 0.6 mm, respectively. Based on the experimental results, it can be concluded that both burnishing pressure and depth of burnishing were the main effects of the final surface hardness. The highest surface hardness was at 582 HV where the burnishing pressure was 600 bars and the depth was burnishing of 0.5mm, which is similar to a hardened SCM-440. Nevertheless, this combination of the process parameters also provided the highest horizontal residual stress up to 369.4 MPa, which is higher than a hardened SCM-440. Surface roughness was influenced by both process parameters where the burnishing pressure of 200 bars and the depth of burnishing of 0.4 mm provided the best surface quality in this study. Finally, the microstructure of the burnished sample showed the dense area on the surface of the sample effected by a compacting process of grains.

Download : Influence of Parameters on Surface Hardness and Residual Stress of Ball-Burnishing Process