Examination of the change in surface roughness of burnished low alloyed aluminium external cylindrical pieces

Abstract

The life and reliability of machine components or elements are affected greatly by the surface integrity. Machined surfaces by conventional processes such as turning and milling have inherent irregularities and defects like tool marks and scratches that cause energy dissipation (friction) and surface damage (wear). Ball burnishing has proved to be a highly effective mechanical finishing process of industrial workpieces because of the excellent surface roughness and fatigue performance that induces in treated components. This paper focuses on the examination of the influence of different burnishing parameters, such as number of passes (i), feed rate (f) and burnishing force (F). For plan and execute the experiments we use full factorial experimental design method by which empirical formulas can be created easily. The measurement of the surface roughness was executed with Altisurf 520 3D measuring equipment at the Institute of Manufacturing Science. The measured results were evaluated by the comparison of a special correlation formula to determine the optimal combination level of the different parameters in the given interval.

Термін служби і надійність компонентів або елементів машини в значній мірі залежить від цілісності їх поверхні. Оброблені звичайними процесами поверхні, такими як токарна обробка і фрезерування, мають властиві нерівності і дефекти, такі як сліди інструменту і подряпини, які викликають розсіювання енергії (тертя) і пошкодження поверхні (знос). Полірування підшипникових кульок зарекомендувало себе як високоефективний процес механічної обробки промислових деталей через чудову шорсткість поверхні і втомних характеристик, що виникають в наслідок обробки компонентами. Ця стаття присвячена вивченню впливу різних параметрів полірування, таких як кількість проходів (i), швидкість подачі (f) і сила полірування (F). Для планування і проведення експериментів було використовано метод факторного планування експерименту, за допомогою якого можна легко створювати емпіричні формули. Для цього експерименту вибрали легкосплавний алюмінієвий матеріал, який широко використовується в автомобільній, авіаційній та космічній галузях, де все більше і більше претензій на застосування кольорових матеріалів через їх низької щільності і хороших механічних властивостей. Операція виконувалася за допомогою сферичного полікристалічного алмазного інструменту, закріпленого в верстаті з ЧПУ з різними настройками в залежності від умов факторного експерименту. Вимірювання шорсткості поверхні було виконано за допомогою вимірювального обладнання Altisurf 520 3D в Інституті виробничих наук. Виміряні результати оцінювалися шляхом порівняння за спеціальною формулою кореляції для визначення оптимального рівня комбінації різних параметрів в даному інтервалі. На підставі даної дослідницької роботи можна констатувати, що серед розглянутих параметрів вплив поліруючої сили є найбільш домінуючим, і, схоже, існує лінійна взаємодія з числом проходів; відповідно до чого потрібно б провести подальшу перевірку із застосуванням більш низької сили полірування (F).