The effect of ball burnishing on heat-treated steel and Inconel 718 milled surfaces

Lacalle, Luís Norberto López de; Lamíkiz, Aitzol; Sánchez, J.A.; Arana, J.L.

doi:10.1007/s00170-005-0402-5

Cited by 82 publications

(51 citation statements)

References 23 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The behavior of microstructural change under the effect of different burnishing conditions would be worthy of further investigation, i.e., whether grain refinement plays any role to the corrosion kinetics. However, the consensus is that residual stress significantly controls surface integrity, hence increasing the corrosion resistance [22,23]. Therefore, the selection of appropriate process parameters is the key to achieving the intended properties of the part.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Finite Element Analysis of Surface Integrity in Deep Ball-Burnishing of a Biodegradable AZ31B Mg Alloy

Uddin

Hall

Hooper

et al. 2018

Metals

View full text Add to dashboard Cite

Abstract:As an effective and affordable technique, deep ball-burnishing has been applied to induce the plastic deformation of material, thus resulting in an increased surface hardness, compressive residual stress, and finish quality. Recent research shows that the fast degradation of an Mg alloy implant is a prime limiting factor for its success in in vivo human trials. This paper presents a comprehensive investigation into deep ball-burnishing of a biodegradable AZ31B Mg alloy, in order to improve the alloy's surface integrity. A series of experiments using an in-house built burnishing tool with a 10-mm steel ball have been conducted, with a key focus of exploring the influence of the major process parameters-e.g., burnishing force (750-2650 N), feed rate (150-500 mm/min), and step-over (0.05-0.15 mm)-on hardness and finish quality. With the aim of performing a parametric sensitivity study, a three-dimensional (3D) finite element (FE) model is developed to predict the deformation mechanics, plastic flow, hardness, and residual stress. The FE model agrees with the experiment, hence validating the reliability of the model. Results show that while burnishing significantly improves surface integrity compared to the untreated surface, burnishing force and step-over are shown to be dominant. The net material movement dictates generated residual stress (tensile or compressive), often negatively affecting the surface integrity (e.g., surface cracks), which may be responsible for the onset of corrosion. An appropriate burnishing strategy must therefore be planned, in order to achieve the intended process outcome. The resulting surface properties, enhanced by the deep ball-burnishing, are expected to potentially increase the corrosion resistance of AZ31B Mg alloy implants.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Finite Element Analysis of Surface Integrity in Deep Ball-Burnishing of a Biodegradable AZ31B Mg Alloy

Uddin

Hall

Hooper

et al. 2018

Metals

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…FREZOWANIE I NAGNIATANIE NA TWARDO Do największych problemów we współczesnych technikach wytwarzania należy zaliczyć możliwość świadomego kształtowania warstwy wierzchniej części dostosowanej do warunków w jakich będzie eksploatowana [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11]. Skala problemu rośnie wraz ze wzrostem wymagań funkcjonalnych stawianych wytwarzanym przedmiotom oraz ze stopniem skomplikowania opracowanej technologii.…”

Section: Badania Izotropii Powierzchni Frezowanej I Nagniatanej Na Twunclassified

“…Skala problemu rośnie wraz ze wzrostem wymagań funkcjonalnych stawianych wytwarzanym przedmiotom oraz ze stopniem skomplikowania opracowanej technologii. Najczęściej technolog do wytworzenia powierzchni funkcjonalnych łączy w jednej operacji różne zabiegi obróbkowe [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][13][14][15][16][17][18]. Za wartości pionowych i poziomych parametrów otrzymanej struktury geometrycznej powierzchni w dużej mierze odpowiedzialne są parametry technologiczne zrealizowanych zabiegów [1-3, 5-11, 15-18].…”

Section: Badania Izotropii Powierzchni Frezowanej I Nagniatanej Na Twunclassified

The isotropy tests of a milled and hard-burnished surface of the X160CrMoV121 steel

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

StreszczenieNagniatanie staje się coraz popularniejszą obróbką wykończeniową powierzchni przedmiotów o zło-żonym przestrzennie kształcie. Coraz częściej jest stosowana w produkcji form wtryskowych, matryc i tłoczników, a więc w przypadkach, gdy oprócz wymaganej dokładności geometrycznej duży nacisk kła-dzie się na stan warstwy wierzchniej. Integrowanie nagniatania z obróbką frezowaniem pozwala na uzyskanie powierzchni, których struktura geometryczna zależy od parametrów technologicznych obu zabiegów. Obecnie trudnością, na którą napotyka technolog, jest określenie takiego stanu powierzchni frezowanej, dla którego uzyska się zadowalające efekty wykończeniowego nagniatania. W artykule przedstawiono wyniki badań, w których do określenia efektywności parametrów technologicznych stosowanych w obu rodzajach obróbki użyto -oprócz parametrów struktury geometrycznej -parametrów izotropii powierzchni. Słowa kluczowe: izotropia powierzchni, frezowanie, nagniatanie THE ISOTROPY TESTS OF A MILLED AND HARD-BURNISHED SURFACE OF THE X160CRMOV121 STEEL AbstractBurnishing becomes an increasingly popular surface finishing treatment method of objects with a spatially complex shape. It is used increasingly more often in production of injection moulds, matrixes and dies, i.e. in cases when, apart from the required geometrical accuracy, much emphasis is placed on the condition of the outer layer. Integration of burnishing with milling allows obtaining of surfaces with a geometrical structure depending on the technological parameters of both techniques. Currently, a difficulty encountered by technologists is determination of such a milled surface condition for which satisfactory effects of finishing burnishing will be obtained. The article presents the results of tests in which, apart from the geometrical structure parameters, the surface isotropy parameters were used to determine the efficiency of the technological parameters used in both machining types. Keywords: surface isotropy, milling, burnishing 641 BADANIA IZOTROPII POWIERZCHNI FREZOWANEJ I NAGNIATANEJ NA TWARDO ZE STALI X160CrMoV121Emilia BACHTIAK-RADKA 1 , Daniel GROCHAŁA 1 , Krzysztof CHMIELEWSKI 1 , Wiesław OLSZAK 1 1. FREZOWANIE I NAGNIATANIE NA TWARDO Do największych problemów we współczesnych technikach wytwarzania należy zaliczyć możliwość świadomego kształtowania warstwy wierzchniej części dostosowanej do warunków w jakich będzie eksploatowana [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11]. Skala problemu rośnie wraz ze wzrostem wymagań funkcjonalnych stawianych wytwarzanym przedmiotom oraz ze stopniem skomplikowania opracowanej technologii. Najczęściej technolog do wytworzenia powierzchni funkcjonalnych łączy w jednej operacji różne zabiegi obróbkowe [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][13][14][15][16][17][18]. Za wartości pionowych i poziomych parametrów otrzymanej struktury geometrycznej powierzchni w dużej mierze odpowiedzialne są parametry technologiczne zrealizowanych zabiegów [1-3, 5-11, 15-18]. Jednak za końcową teksturę powierzchni oprócz parametrów technologicznych w du...

show abstract

“…2.2b, c and d) and the features of the turning center. Two types of ball burnishing apparatus are used in industry with mechanical springs [35] or hydrostatic springs [22]. The burnishing tool that was used in this work it is the first type, therefore to apply the burnishing force in the turning center was necessary to obtain the rate static burnishing force -depth of burnishing.…”

Section: Experimental Study Of Ball Burnishingmentioning

confidence: 99%

FEM burnishing simulation including roughness

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

Ball burnishing is a surface improvement process that provides compressive residual stresses and increment the hardness in the surface layer of workpieces. Actually, in the state of the art some papers use FEM to simulate the burnishing process in the most cases without consideration the roughness of the workpiece, in other cases the roughness is considered only as two-dimensional semicircular or triangular periodic pattern. In other studies to simulate three-dimensional roughness, the two dimensional case is extruded. In this paper, a new way to simulate three-dimensional random roughness was used to simulate the ball burnishing process obtaining the final roughness and residual stresses distribution in the surface and below it. For the simulation, a commercial explicit FEA Software was used considering a bilinear material model. The finite element model of ball burnishing process was validated with experimental test and the methodology of this simulation process is presented. Keywords: burnishing, surface roughness, FEM simulation Streszczenie: Nagniatanie jest procesem stosowanym w celu poprawy powierzchni, który zapewnia ściskające naprężenia szczątkowe i wzrost twardości w warstwie wierzchniej przedmiotów obrabianych. Według aktualnego stanu wiedzy w kilku przypadkach do symulacji procesu nagniatania używano MES, jednakże w większości przypadków nie uwzględniono chropowatości powierzchni przedmiotu obrabianego, a w innych chropowatość była traktowana jako dwuwymiarowy powtarzalny kształt półokrągły lub trójkątny. W innych badaniach, do symulacji chropowatości trójwymiarowej użyto modelu powstałego przez wyciągnięcie przypadku dwuwymiarowego. W niniejszej pracy użyto nowego sposobu

show abstract

The effect of ball burnishing on heat-treated steel and Inconel 718 milled surfaces

Cited by 82 publications

References 23 publications

Finite Element Analysis of Surface Integrity in Deep Ball-Burnishing of a Biodegradable AZ31B Mg Alloy

Finite Element Analysis of Surface Integrity in Deep Ball-Burnishing of a Biodegradable AZ31B Mg Alloy

The isotropy tests of a milled and hard-burnished surface of the X160CrMoV121 steel

FEM burnishing simulation including roughness

Contact Info

Product

Resources

About