Shot Velocity Measurement and the Effect of Shot Material on Residual Stress in Shot Peening

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05158
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: Hiroshima Institute of Technology (2022); Tokai University (2020-2021)
• Principal Investigator: Ohta Takahiro 広島工業大学, 工学部, 教授 (00759160)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 麻 寧緒 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (10263328)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ショットピーニング / 残留応力 / ショット速度 / ショット径 / アルミニウム合金 / 粒子画像流速計

Outline of Final Research Achievements

Pneumatic shot peening with zircon shot of four different diameters and steel shot of three different diameters was performed on an aluminum alloy. The effects of air pressure, shot diameter, and material on shot velocity were experimentally investigated based on direct measurement technology using a high-speed camera and a particle image velocimetry (PIV). The residual stress distribution through the thickness direction was systematically measured by X-ray diffraction (XRD) method and then quantitatively evaluated by an inversely identified equation considering the shot velocity, diameter, and materials for industrial application.

Free Research Field

加工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ショットピーニングはショットが高速で金属に衝突することで金属表面に圧縮残留応力を与える加工法である．簡便に疲労強度を向上できるため，航空機・自動車をはじめ多くの製品の部品に適用されている．ショットピーニングの主な施工条件はショット速度，ショット径，材料などである．本研究ではショットの運動エネルギーを決定するショット速度を高速度カメラと粒子画像流速計を用いて広い領域で計測し，セラミックとスチールショットに対してショット速度と空気圧，ショット径の関係を明らかにした．さらに，残留応力分布とショット速度，ショット径の関係式を構築し，ショットピーニング条件と残留応力分布の関係を明らかにした．