Platform voor de metaal- & staalverwerkende industrie
Shot peening is een essentieel mechanisch proces dat in verschillende industrieën wordt toegepast om de eigenschappen van het materiaal te verbeteren. Het idee achter shot peening is vergelijkbaar met het eeuwenoude proces van smeden, waarbij metaal herhaaldelijk werd gehamerd om de sterkte geleidelijk te verbeteren. Shot peening verbetert de vermoeiingslevensduur van CNC-gefreesde metalen voorwerpen en is de meest effectieve techniek om geharde resultaten te bereiken. Een introductie.
Shot peening werkt door een oppervlak te bestoken met ‘shot’ (ronde metalen, glazen of keramische deeltjes) met voldoende kracht om plastische vervorming te veroorzaken. Wanneer een groep shot het oppervlak raakt, ontstaan er meerdere inkepingen, waardoor het onderdeel wordt omhuld door een compressieve spanningslaag op het metalen oppervlak. Shot peening wordt meestal uitgevoerd met behulp van persluchtstralen of werpwielen. Persluchtstralen gebruiken perslucht onder hoge druk om de kogels via een mondstuk op het werkstuk af te vuren. Een werpwiel maakt gebruik van een snel draaiend schoepenrad dat het peeningmedium met behulp van centrifugale kracht voortstuwt. Andere shot-peeningmethoden zijn ultrasoon peening, nat peening en laser peening, waarbij geen media worden gebruikt. De peeningmedia die kunnen worden gebruikt, zijn onder meer gietstaal, keramische of glazen kogeltjes en gesneden draad. Gesneden draad heeft doorgaans de voorkeur, omdat het zijn bolvorm behoudt terwijl het afbreekt, in tegenstelling tot gietstaal, dat in scherpe stukken kan breken en het werkstuk kan beschadigen. Gesneden draad gaat vijf keer zo lang mee als gietstaal en is ook relatief goedkoop.
Het belangrijkste voordeel van shot peening is dat het de levensduur van een onderdeel verlengt door een geïnduceerde drukspanningslaag te creëren die de weerstand tegen vermoeidheid (waaronder corrosievermoeidheid, spanningscorrosie en cavitatie-erosie) verhoogt en tegelijkertijd de ontwikkeling en verspreiding van scheuren helpt tegengaan. Spanningscorrosiescheuren worden ook intern verminderd, omdat de plastische vervorming die wordt veroorzaakt door de verschillende soorten shot peening en laser peening, onderdelen die aan trekspanning staan, van binnenuit ondersteunt. Trekspanningen binnen een materiaal zijn echter niet zo problematisch, omdat oppervlaktescheuren minder snel aan de binnenkant van een materiaal ontstaan.
De oppervlakte-restdrukspanningen die door shot peening worden gecreëerd, verschillen afhankelijk van factoren zoals de intensiteit en de dekking van het peeningmedium. Omdat de straal kegelvormig is, raakt het shot het materiaaloppervlak onder verschillende hoeken. Door overlappende passages te gebruiken kan de dekking worden verbeterd, terwijl een compressief gespannen oppervlak kan worden geproduceerd met minder dan 50% dekking. Het is echter belangrijk om het dekkingsniveau te optimaliseren om het gewenste oppervlakte-effect te verkrijgen. Factoren die van invloed kunnen zijn op de dekking zijn onder meer het aantal inslagen, de blootstellingstijd, de eigenschappen van het shot (grootte, chemische samenstelling) en de eigenschappen van het werkstuk zelf. Visuele inspectie wordt vaak gebruikt om het dekkingspercentage te beoordelen, hoewel deze dekking vanwege het willekeurige karakter van het proces niet lineair evenredig is. Kleinere korrels zorgen voor meer inslagen per pond, waardoor er minder blootstellingstijd nodig is. Hardere korrels zorgen ook voor een grotere dekking dan zachte korrels, omdat de hardere korrels dieper kunnen doordringen en zo een grotere indruk achterlaten. Onvolledige of overmatige dekking verkort de levensduur van het werkstuk. Te veel shot peening leidt tot overmatige koudvervorming van het oppervlak van het werkstuk, wat kan leiden tot vermoeiingsscheuren. Het is daarom belangrijk om naast de intensiteit van het shot peening en de blootstellingstijd ook rekening te houden met de materiaaleigenschappen.
Shot peening kan enkele van de hoogste punten van het oppervlak van een materiaal verwijderen. Deze oppervlakken bevatten minder compressiespanning dan dieper in het materiaal, hoewel de meeste externe spanningsverhogende factoren kunnen worden weggepolijst. Omdat shot peening een koud bewerkingsproces is, kan het de oppervlaktehardheid verhogen.
Shot blasting is een industrieel proces dat wordt gebruikt om het oppervlak van een onderdeel te wijzigen. Het proces werkt volgens het principe van slijtage. Een stroom schurende deeltjes wordt onder hoge druk op het oppervlak van een onderdeel gespoten om een ruw oppervlak glad te maken, een glad oppervlak ruw te maken, een oppervlak te vormen of oppervlakteverontreinigingen te verwijderen. Shot blasting wordt vaak gebruikt om een oppervlak voor te bereiden op volgende bewerkingen, zoals het schilderen van lasnaden. Shot peening verschilt, zoals eerder beschreven, van shot blasting doordat het wordt gebruikt om de materiaaleigenschappen van het oppervlak te verbeteren door toevoeging van drukspanningen.
De voordelen van shot peening zijn onder meer verbeterde sterkte en vermoeiingsweerstand, zelfs bij de bewerking van complexe geometrische onderdelen. Het proces is bekend en relatief goedkoop, er is veel onderzoek gedaan en er zijn strenge kwaliteitscontroles om de effectiviteit te waarborgen. Bovendien zijn de media en apparatuur gemakkelijk verkrijgbaar. Naast het verbeteren van de materiaaleigenschappen kan shot peening een kiezelachtig oppervlak opleveren dat in bepaalde toepassingen voordelig kan zijn.
Net zoals het kiezelachtige oppervlak dat door het proces wordt geproduceerd, voor sommige toepassingen voordelig kan zijn, kan het voor andere toepassingen ongewenst zijn. Shot peening kan ook onderdelen met nauwe toleranties vervormen, hoewel dit bij shot peening met fijne deeltjes niet zo’n probleem is.
Shot peening wordt in tal van industrieën gebruikt om de oppervlakte-eigenschappen van componenten te verbeteren, onder meer in de medische sector, de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie. Voorbeelden van onderdelen zijn: tandwielonderdelen, nokkenassen, veren, drijfstangen, krukassen, tandwielen, zuigers, boorbits, propellerassen, compressorbladen, turbinebladen, landingsgestellen, epidurale sondes. Naast deze toepassingen kan shot peening worden gebruikt voor het verwijderen van zand in gieterijen, het ontkernen, het ontroesten en de oppervlakteafwerking van gietstukken die worden gebruikt in motorblokken en cilinderkoppen. Het proces wordt ook veel gebruikt om trekspanningen te verminderen die ontstaan door verharding tijdens reparaties aan vliegtuigen. Waar processen zoals slijpen trekspanningen kunnen veroorzaken, kan shot peening deze vervangen door gunstige drukspanningen. Afhankelijk van factoren zoals de kwaliteit van de kogels, het materiaal, de intensiteit en de dekking kan shot peening de levensduur met wel 1000% verlengen. Shot peening kan ook worden gebruikt voor cosmetische doeleinden, waarbij een ruwheid wordt gecreëerd die het licht beter verspreidt dan bij processen zoals zandstralen. Het proces kan ook worden gebruikt om materiaal op metalen oppervlakken aan te brengen door middel van een extra poeder of vloeistof met de gewenste oppervlaktecoating. Dit wordt gebruikt om keramische coatings in te bedden en vaste smeermiddelen op oppervlakken aan te brengen, hoewel de dekking willekeurig is vanwege de chaotische aard van het shot-peeningproces.
Louwers Mediagroep
Kapellestraat 132/1
Gebouw G
8020 Oostkamp, België
© 1987 - 2025 Louwersmediagroep.
