Waarom shotpeenen?

Shotpeening wordt gebruikt om vermoeidheid falen te voorkomen of uit te stellen en om stress corrosie te voorkomen. Door samendrukkende spanning te gebruiken in de oppervlakte lagen, kan shotpeening het faalrisico en onderhoudskosten verlagen. Shotpeening kan ook gebruikt worden om componenten in de juiste positie te vormen. In dat geval, is het doel niet om samendrukkende spanning te gebruiken, maar om simpelweg het component te hervormen.

Niet Shotpeened vs. Shotpeened

Hoe werkt shotpeenen?

Fluctuerende trekspanningen vergroten of veroorzaken een oppervlakte- of ondergrondse scheur. Trekspanningen concentreren zich rond de scheur. De scheur groeit snel totdat het materiaal faalt. Het doel van shotpeening is om het scheuren te voorkomen, met permanente drukspanningen. Elk shotdeeltje werkt als een hamer en het kernmateriaal werkt als een aambeeld. Door het oppervlak te laten indeuken, oftewel “kuiltjes” te maken, zet het uit, maar het kernmateriaal weerstaat deze uitzetting. Om de kuiltjes te maken, moet het shot zo hard of harder zijn dan het doeloppervlak.

Shot peening maakt gebruik van kleine bolvormige deeltjes, media of “shot” genoemd, meestal gemaakt van staal, keramiek of glas. Harde, bolvormige deeltjes raken met een relatief hoge snelheid het oppervlak bij shotpeening. Typisch is dit 30 tot 100 meter per seconde wat leidt tot 108 tot 360 kilometer per uur. De deuken of kuiltjes veroorzaken plastische vervorming van het oppervlak en creëren een resterende druklaag.  Door de kuiltjes te vermenigvuldigen en te overlappen, wordt het hele oppervlak gecomprimeerd en beschermd met shotpeening.

Shotpeeningproces

Metaalmoeheid

Vermoeidheid wordt gekarakteriseerd als het ontstaan en voortplanten van scheuren in een materiaal als gevolg van cyclische belasting in de materiaalkunde. Als zich een vermoeiingsscheur begint te ontwikkelen, veroorzaakt deze gewoonlijk bij elke belastingsperiode strepen op bepaalde delen van het breukoppervlak.

De scheur zal blijven groeien totdat deze een kritische grootte bereikt, wat gebeurt wanneer de spanningssterktefactor van de scheur de breuktaaiheid van het materiaal overschrijdt, wat een snelle voortplanting en, in de meeste gevallen, een volledige structurele breuk veroorzaakt. Zowel hoge als lage vermoeidheidscycli volgen dezelfde basisstappen: het ontstaan van scheurvorming, scheurgroei en tenslotte het uiteindelijke falen.

Shotpeenen met perslucht

Persluchtstralen werkt goed voor toepassingen die nauwkeurig moeten worden geraakt of alleen dekking vereisen in geselecteerde gebieden. Bovendien wordt het vaak toegepast op moeilijk toegankelijke geometrieën of wanneer verschillende intensiteiten op hetzelfde onderdeel nodig zijn. Verder wordt het gebruikt voor het gelijktijdig toepassen op twee oppervlakken en voor lage intensiteiten (N-schaal – glas en keramiek). Shot peening met perslucht biedt meervoudige shot-afgiftesystemen: Injectie, Zwaartekrachtinjectie en Directe druk. Met injectie kan men veel nozzles gebruiken, van 1 tot 24 of meer. Het biedt lagere intensiteiten en heeft een hoger luchtverbruik en / of het lager rendement. Bovendien vereist injectie lagere initiële kosten. Bij zwaartekrachtinjectie bevindt de trechter zich boven de pistolen. De intensiteiten zijn iets hoger dan bij normale injectie. Bovendien maakt de zwaartekrachtinjectie gebruik van een zuigmond met grotere luchtstralen en moeten de pistolen naar beneden wijzen. Met directe druk wordt het shot medium opgeslagen in een vat onder druk. Het biedt de hoogste intensiteit en maakt efficiënt gebruik van lucht. Directe druk vereist de hoogste initiële kosten; het is echter ook het meest flexibel.

Precise targeting

Selected coverage (1)

Selected coverage (2)

Difficult geometries

Simultaneous peening

Shotpeenen met werpwielen

Om te beginnen zal het principe van shotpeenen met werpwielen worden uitgelegd. In eerste instantie wordt het wiel door de zwaartekracht over de trechter in het midden van het wiel bewogen. Vervolgens verhoogt de waaier het schot door het raam en stuurt hij het shot naar het werkstuk. Ten slotte wordt het shot opgenomen door de bladen die het versnellen en uit de punt van het blad werpen om de explosiestroom samen te stellen. Sommige wielen zijn omkeerbaar om de dekking van onderdelen te verbeteren en veelzijdigheid en een langere levensduur van reserveonderdelen te bieden. Bladen zijn verkrijgbaar in verschillende materialen. De gebogen lamellen verbruiken minder energie en media.

Straight blades

Curved blades

De principes met betrekking tot het terugwinnen en recyclen van media zijn van toepassing op zowel lucht- als werpwiel shotpeenmachines. Vanwege de veel grotere hoeveelheid shot die door een wiel versus een nozzle stroomt, zijn er enkele beperkingen. Een spiraalseparator kan bijvoorbeeld een klein deel van de volledige stroom van een werpwiel opnemen. Meerdere separatoren kunnen in serie worden gebruikt, b.v. schudzeef en een spiraalseparator. Met een schudzeef verwijdert het bovenste scherm overmaatse media, het onderste scherm verwijdert ondermaats en gebroken shot en het middelste scherm heeft het herbruikbaar shot. Meerdere decks kunnen worden gebruikt om verschillende shotformaten te scheiden die in dezelfde machine worden gebruikt. Een spiraal separator verwijdert niet-rondvormige vormen: dit shot wordt versneld en naar buiten uitgeworpen. Niet-rondvormige deeltjes worden niet versneld en in het midden gehouden. Typisch shot voor werpwiel shot peeningmachines zijn: gietstaalen. Geconditioneerd smeedstaal, roestvaststaalen en keramisch.

Shotpeenen door middel van flap-peening

Flap Peening (ook wel Roto-Peening of Flapper Peening of Rotary Flap Peening genoemd) is een draagbaar shot peening proces, geschikt voor de plaatselijke behandeling van kleine en moeilijk toegankelijke plaatsen. Flap peening wordt meestal gebruikt door onderhouds- en reparatie medewerkers van vliegtuigen en helikopters, omdat hierdoor een shot peening-behandeling rechtstreeks op het te behandelen gebied kan worden toegepast zonder het onderdeel te demonteren.

De Flapper Peening-methode kan ook worden toegepast op dunne aerostructuren om recht te maken. Flap peening maakt gebruik van een flap van shot die aan de uiteinden in een Kevlar-matrix zijn opgesloten. Een pneumatisch of elektrisch slijpwiel draait de flap, die op een as is bevestigd. Daarna wordt de flap op het te peenen of te vormen gedeelte aangebracht en slaat het shot erop om het te behandelen. Het proces wordt bestuurd door de toerentalregelaar van de slijpschijf in combinatie met de grootte van de flap.

Flap peening

De toepassingen & industrieën

Smeden en wapenmakers hebben sinds het begin der tijden metalen gehamerd om hun hardheid en taaiheid te vergroten. Metalen werden op grotere schaal gebruikt tijdens de industriële revolutie, net als de innovaties die hun prestaties verbeterden.

De groei van de auto-industrie in de eerste helft van de twintigste eeuw leidde tot sterk cyclisch belaste onderdelen. Om zowel veiligheids- als kostenredenen was een manier nodig om deze componenten tegen falen te beschermen. Een van de eerste stukken die werden ge-shotpeened, waren klepveren. Een groot aantal auto-onderdelen, waaronder motor- en krachtoverbrengingscomponenten, chassis en ophangingsconstructies, wordt tegenwoordig ge-shotpeened.

Shot peening in de auto-industrie

De ontwikkeling van de luchtvaartindustrie in het midden van de twintigste eeuw heeft ertoe geleid dat producten buiten hun efficiëntiegrenzen worden gebruikt en dat er een grotere stimulans is om falen te voorkomen. Nu wordt een groot deel van de vliegtuigonderdelen ge-shotpeened om te beschermen tegen vermoeidheid of spanningscorrosie.

Shot peening in de vliegtuigindustrie

Shot peening wordt gebruikt om restspanningen te bestrijden na het fabricageproces: verspanen, slijpen, lassen, gieten en walsen. Bovendien wordt het gebruikt om trekspanningen door externe belasting tegen te gaan, bijvoorbeeld: buiging, axiale belastingen, torsiebelastingen, warmte / koelcycli, drukschommelingen en spanningscorrosie. Over het algemeen verbeteren shot peening-toepassingen de typische levenscyclus van componenten.

Typische verbetering van de levenscyclus van auto-onderdelen

Shot peening en oppervlaktebehandeling

Shot peening is een koudbewerkingsproces van het oppervlak. Shot peening is geen oppervlaktevoorbereiding zoals stralen. Het verbetert de toestand van het oppervlak om de vereiste voordelen te bieden.

Hoewel er enige temperatuurstijging wordt geproduceerd, is shot peening de koude bewerking van het oppervlak die de plastische vervorming in de oppervlaktelagen veroorzaakt. Bij een dik component zet het kernmateriaal niet uit, wat de oppervlakte-uitbreiding beperkt en drukrestspanningen genereert. Bij een dun component leidt het uitbalanceren van interne restspanningen tot vervorming.

Neem contact met ons opTerug naar alle artikelen

Partner MFN

Bezoek de website van onze partner MFN (Metal Finishing News) op: https://www.mfn.li/

WAAR KUNNEN WIJ U MEE HELPEN?

Straaltechniek International Groep

Wij bieden de meest geavanceerde oplossingen in de (high-end) metaalverwerkende industrie en leveren voor elk specifiek probleem maatwerk.

Een wereldwijd netwerk van verkoop- en servicepunten biedt ondersteuning bij het uitvoeren van onze zeer uiteenlopende projecten.

©2020 Straaltechniek International Groep. Alle rechten voorbehouden. Algemene Voorwaarden. Privacyverklaring.

Realisatie: Puntmedia