[논문]Al7075-T6의 압축잔류응력 및 피로 수명에 미치는 재피닝의 효과

오성훈; 이용성; 정성균

doi:10.7735/ksmte.2016.25.4.253

Al7075-T6의 압축잔류응력 및 피로 수명에 미치는 재피닝의 효과
Effects of Re-Peening on the Compressive Residual Stress and Fatigue Life of Al7075-T6 원문보기

한국생산제조학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, v.25 no.4, 2016년, pp.253 - 257

오성훈 (Dept. of Mechanical Engineering, Graduate School of Seoul National University of Science and Technology) , 이용성 (Center for Energy System Research, Seoul National University of Science and Technology) , 정성균 (Dept. of Mechanical and Automotive Engineering, Seoul National University of Science and Technology)

Abstract ▼ AI-Helper

The effects of re-peening on the compressive residual stress and fatigue life of Al7075-T6 were investigated. The compressive residual stress induced on the surface of components by shot peening is known to increase the fatigue life. However, the fatigue load relaxes the compressive residual stress of components. Re-peening is a technique to again induce the relaxed compressive residual stress and increase the total fatigue life of components. In this study, the re-peening process was applied to fatigue-loaded specimens. The compressive residual stress and fatigue life were examined for re-peened specimens with fatigue ratios of 30%, 50%, and 70%. The results showed that the compressive residual stress of the specimens was relaxed under the fatigue load. The re-peening process significantly increases the compressive residual stress and total fatigue life.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 Al7075-T6 소재에 대한 재피닝 전후의 압축잔류 응력과 그 수명을 비교하고, 사용 전후와 재피닝 후의 압축잔류응력의 변화와 그 효과를 확인하여 Al 합금을 사용하는 부품의 내구 수명 향상을 위한 기술 자료를 제시하고자 한다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 재료는 Al707-T6이며 시편의 형상은 ASTM E466 규격^[6]에 따라 제작한 것으로 Fig. 1과 같다.

성능/효과

(1) Al7075-T6의 재피닝 가공을 통하여 손상비 30%, 50%, 70% 중 어느 시점에 재피닝을 하여도 피로수명은 향상됨을 알 수 있었다.
(2) 압축잔류응력의 크기는 피로 손상이 가해짐에 따라 점차 감소함을 확인하였으며, 낮아진 압축잔류응력의 크기는 재피닝을 통해 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
(3) 손상비 30%, 50%, 70% 에서 재피닝을 실시한 시편 중에는 30% 에서 재피닝을 실시한 시편의 압축잔류응력이 가장 높이 향상되었고, 재피닝을 통해 압축잔류응력 회복량이 가장 높은 시편은 70%에서 재피닝을 실시한 시편으로 나타났다. ;
4) 재피닝 시편 중에서 30%의 피로 손상을 가하고 재피닝을 실시한 시편의 피로 수명이 가장 높은 결과를 보였으며, 최대 87%의 수명 증대 효과가 있음을 확인하였다. 이는 재피닝으로 회복된 압축잔류응력의 영향으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	쇼트피닝이란 무엇인가?	쇼트피닝(shot peening)은 쇼트볼(shot ball)이라 불리는 강구 등을 사용하여 재료의 표면을 강타함으로써, 재료의 표면과 소성변형을 일으켜 표면과 그 직하에 압축잔류응력(compressive residual stress)을 부여하여 피로 강도 및 수명을 비약적으로 향상시키는 표면 가공의 일종이다[1,2]. 피로 수명 향상을 위해 스프링이나 기어 등의 반복 하중을 받는 부품에 다양하게 사용되고 있다.
	재피닝이란 무엇인가?	하지만 쇼트피닝 가공으로 부품의 표면 직하에 형성된 압축잔류 응력은 반복적인 피로하중 하에서 완화되며 영구적으로 유지되는 것이 아니다[3]. 반복적인 피로 하중으로 인해 완화된 부품 표면의 압축잔류응력을 회복시키기[4] 위해 추가적인 쇼트피닝 가공을 다시 실시하게 되며 이를 재피닝(re-peening)이라고 한다[5]. 고부가 가치 부품의 수명이 다하기 전에 추가적인 재피닝 공정으로 피로수명을 연장시킴으로써 비용을 절감하고 자원을 효율적으로 사용하는 것을 가능하게 한다.
	쇼트피닝의 활용 분야는?	쇼트피닝(shot peening)은 쇼트볼(shot ball)이라 불리는 강구 등을 사용하여 재료의 표면을 강타함으로써, 재료의 표면과 소성변형을 일으켜 표면과 그 직하에 압축잔류응력(compressive residual stress)을 부여하여 피로 강도 및 수명을 비약적으로 향상시키는 표면 가공의 일종이다[1,2]. 피로 수명 향상을 위해 스프링이나 기어 등의 반복 하중을 받는 부품에 다양하게 사용되고 있다.

참고문헌 (10)

Kobayashi, M., Matsui, T., 1998, Mechanism of Creation of Compressive Residual Stress by Shot Peening, International Journal of Fatigue, 20:5 351-357.

상세보기
Webster, G. A., Ezeilo, A. N., 2001, Residual Stress Distributions and Their Influence on Fatigue Lifetimes, International Journal of Fatigue, 23:1 375-383.
Bergstrom J., Ericsson T., 1984, Relaxation of Shot Peening Induced Compressive Stress During Fatigue of Notched Steel Samples, Proc. of the 2nd International Conference on Shot Peening, 241-248.
Eckersley J. S., 1989, Shot Peening Plays a Vital Roll in rejuvenation of Aging Aircraft, Shot Peening Theory and Application, Institute for Industrial Technology Transfer International, 241-255 France.
Hammond, D. W., Meguid, S. A., 1990, Crack Propagation in the Presence of Shot-peening Residual Stress, Engineering Fracture Mechanics, 37:2 373-387.

상세보기
ASTM International 2015, Standard Practice for Conducting Force Controlled Constant Amplitude Axial Fatigue Tests of Metallic Materials, ASTM E 466, USA.
Kim, T. H., Cheong, S. K., Shin, Y. S., 2002, A Study on the Fatigue of Al7075-T6 by Shot Peening, Korea Society of Manufacturing Technology Engineers, Autumn Conference Proceedings, 335-340.
Kim, J. C., Cheong, S. K., Noguchi, H., 2013, Evolution of Residual Stress Redistribution Associated with Localized Surface Microcracking in Shot-peened Medium-Carbon Steel During Fatigue Test, International Journal of Fatigue, 55 147-157.

상세보기
Wi, J. H., 2008, A Study on the Improvement of Fatigue Characteristics of Al7075 alloy by Re-peening, A Thesis for a Master, Hanyang University, Republic of Korea.
Kang, J. S., 2002, Fatigue Characteristics of Re-peened SM45C Steel, Korea Society of Mechanical Engineering, Spring Conference Proceedings, 208-213.

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