Resumen de Influencia de la rugosidad del shot peening en fatiga por fretting

M. Moreno Rubio, Diego Erena Guardia, Jesús Vázquez Valeo, Carlos Navarro Pintado, Jaime Domínguez Abascal

• español

  La fatiga por fretting aparece en ensamblajes mecánicos sometidos a fuerzas de contacto variables en el tiempo. Las altas tensiones cerca del borde de contacto producen un inicio temprano de grietas y pueden causar la fractura del componente.

  El shot peening (SP) es un tipo de paliativo de fatiga por fretting que introduce un campo de tensiones residuales de compresión debajo de la superficie del material, modificando además la rugosidad superficial. Trabajos recientes han observado que la vida de fatiga por fretting también mejora cuando se aplica SP solo a la superficie del elemento de contacto, el cual se encuentra libre de tensión global y por lo tanto no es el elemento del par de contacto en el que se produce el fallo por fatiga. Esto sugiere que, una parte de la mejora de la vida de fatiga observada en elementos con SP, se debe a la rugosidad superficial obtenida con el SP. El objetivo de este trabajo es analizar la influencia de esta rugosidad característica, pero con independencia de las tensiones residuales, en la vida a fatiga por fretting. Para ello, se han medido los perfiles superficiales de varios elementos de contacto con SP mediante un microscopio confocal. Con estos perfiles superficiales, se calcula el campo de tensiones/deformaciones debido al contacto de fretting y, a continuación, se aplica un modelo de fatiga, considerando que las grietas se inician y se propagan completamente normales a la superficie de contacto. Finalmente, se compara la vida a fatiga estimada con la vida experimental obtenida en laboratorio.

• English

  Fretting fatigue appears in mechanical assemblies subjected to time varying contact forces. High contact stresses with steep gradients near the contact edge produce early crack initiation and can cause the fracture of the component. Shot peening (SP) is a type of fretting fatigue palliative that produces a compressive residual stress field below the surface of the material, also modifying the surface roughness. Recent works have observed that fretting fatigue life is also enhanced when applying SP only to the contact pad surface. This suggests that a part of the fatigue life improvement observed in SP treated parts is due to the characteristic surface roughness produced by SP treatment. The aim of this work is to analyse the influence of this characteristic roughness on the fretting fatigue life. To do so, several profiles of shot peened pads were measured by means of a confocal microscope. With these profiles, the fretting contact stress/strain field are calculated and then a fatigue model is applied. This fatigue model assumes that cracks initiate and propagate completely normal to the fretting fatigue specimen contact surface. Finally, the estimated fatigue life is compared with experimental data from a fretting fatigue campaign carried out in the laboratory.