Análisis tridimensional del proceso de granallado utilizando un modelo de múltiples impactos. // 3d shot peening process analysis using multiple impacts model.

Abstract

El granallado es uno de los tratamientos superficiales más empleados para, entre otras aplicaciones, proporcionar un
aumento considerable de la vida a fatiga de elementos de máquinas y estructuras sometidos a la acción de cargas variables
en el tiempo. El granallado provoca el surgimiento de una capa de tensiones residuales de compresión que se superponen
con las tensiones de tracción que aparecen producto de las cargas externas aplicadas durante el tiempo de servicio de la
pieza. Esto trae como consecuencia positiva la reducción de los valores de las tensiones de tracción, principales
responsables por la propagación de eventuales fisuras presentes en el material del elemento de máquina o estructura. El
control de parámetros tales como, la profundidad de la zona plástica, los valores de tensiones residuales, entre otros, es de
vital importancia para garantizar resultados adecuados después de la aplicación del tratamiento. Para simular el proceso de
granallado empleando el Método de los Elementos Finitos (MEF), es creado un modelo tridimensional de una célula
representativa de la superficie de la pieza tratada, la cual es sometida a múltiples impactos de granallas. En la etapa de
análisis de los resultados, son evaluados los perfiles de distribución de las tensiones residuales de compresión, generados en
el modelo por el impacto de las granallas, para diferentes regiones de la superficie de la célula expuesta al chorro, con la
finalidad de encontrar aquel que represente mejor la distribución de tensiones creada en toda la célula. La evaluación del
perfil representativo es importante, pues el es el responsable directo por la mejoría de las propiedades mecánicas de la
pieza. Los resultados revelan adicionalmente y de manera implícita, el efecto de la cobertura en el proceso de granallado
sobre el comportamiento del perfil de distribución de las tensiones residuales, aspecto este que también será comentado en
el trabajo. Los resultados son comparados con resultados experimentales disponibles en la literatura especializada y
presentados en forma de gráficos y tablas.

Palabras claves: Granallado, tensión residual, elementos finitos, modelación.

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Abstract.
The shot peening is one of the most used superficial treatments for, amongst other applications, providing a considerable
increase of the fatigue life elements of machines and structures submitted to cyclic loads. The control of parameters, such
as, the depth of the plastic zone, residual stresses level, among others, is of vital importance to guarantee the adequate
application of the treatment. To simulate the shot peening process, using the Finite Elements Method, a three-dimensional
representative cell model of the treated part surface is created and submitted to the multiple impact shots. The model
evaluates the compression residual stresses field in different regions of the cell surface, due to the impact shots, in order to
find the best representation through out the cell. The representative profile evaluation is important, since it is responsible
for the improvement of the mechanical properties of the component. The results reveal additionally, in an implicit way, the
effect of the shot peening process covering, in the behavior of the residual stress profile, which is also commented in the
work. The results are compared with experimental results available in the specialized literature and presented in form of
graphs and tables.

Keyword: Shot peening, residual stress, finite elements, modeling.