مطالعه‌ تجربی و تحلیل آماری تاثیر اجرای فرایند ساچمه‌زنی فراصوتی بر میکروسختی مقطع عرضی نمونه‌های فولادی

فرایند ساچمه‌زنی فراصوتی به عنوان یک عملیات سطحی برای ایجاد کارسختی در سطوح قطعات استفاده می‌شود. در این فرایند، ساچمه‌هایی با اندازه، جنس و تعداد معین توسط یک جسم مرتعش به حرکت درآمده و به سطح قطعه کار برخورد می‌کنند. از سوی دیگر، فولاد زنگ نزن به علت استحکام بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون، نقش مهمی در توسعه فناوری‌های ساخت و تولید دارد. از این رو در این پژوهش، فرایند ساچمه‌زنی فراصوتی بر روی فولاد زنگ‌نزن گرید 316l انجام شد و تاثیر توان مولد و مدت زمان ساچمه زنی بر میکروسختی مقطع عرضی نمونه ها در دو عمق‌ 75 و 250 میکرونی تحت ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با اجرای فرایند ساچمه‌زنی فراصوتی، میکروسختی مقطع عرضی در عمق های 75 و 250 میکرونی به ترتیب به میزان حداکثر 43.37 درصد و 18.5 درصد نسبت به نمونه‌ خام افزایش می یابد. لذا با افزایش عمق از سطح ساچمه زنی شده، تاثیر فرایند به میزان 57.34 درصد کاهش یافت. نتایج حاصل از تحلیل واریانس نیز نشان داد که توان مولد در هر دو عمق، به عنوان موثرترین متغیر ورودی شناخته می شود و در عمق 250 میکرونی، تاثیر توان مولد بیشتر از مدت زمان ساچمه زنی می باشد. همچنین، بهینه سازی دوهدفه جهت دستیابی به بیشینه سختی در هر دو عمق با استفاده از روش مطلوبیت، انجام شد و مقادیر بهینه توان مولد و مدت زمان ساچمه زنی به ترتیب مساوی 100 درصد و 195 ثانیه با مقدار مطلوبیت 87 درصد، حاصل شدند.

experimental study and statistical analysis of the effect of ultrasonic shot peening on the microhardness of the cross section of steel samples

ultrasonic shot peening (usp) is used as a surface treatment to create work-hardening on the surfaces of the parts. in this process, spherical shots with a certain size, type and number are moved by a vibrating object (horn) and hit the surface of the workpiece. on the other hand, stainless steel plays an important role in the development of manufacturing technologies due to its high strength and oxidation resistance. therefore, in this research, the usp process was performed on 316l stainless steel, and the effect of ultrasonic power and shot peening duration on the cross-sectional microhardness of the samples was evaluated at two depths of 75 and 250 microns. the results showed that by applying the usp, the microhardness of the cross section at the depths of 75 and 250 microns increases by a maximum of 43.37% and 18.5% compared to the raw sample, respectively. therefore, by increasing the depth from the shot-treated surface, the effect of the usp decreased by 57.34%. the anova results also showed that the ultrasonic power in both depths is known as the most effective input variable and in the depth of 250 microns, the effect of the ultrasonic power is greater than the duration of shot peening. also, dual-objective optimization was done to achieve the maximum hardness in both depths using the desirability method, and the optimal values of the ultrasonic power and shot peening duration were equal to 100% and 195 seconds, respectively, with a desirability value of 87%.