JultikaUniversity of Oulu repository

Abstract

The goals of the work were to develop Global Boiler Works Oy’s electrolytic polishing equipment, investigate alternative electrolytes and how these affect the fatigue life of test samples. In addition, it was investigated how the residual stresses acting on the surface of the fatigue test pieces relaxed during the fatigue test. This work strived to find out the best parameters for different electrolytes to get the best polishing result and, based on relaxation tests, find out if electrolytic polishing is a necessary procedure to achieve neutral fatigue results or if this can be omitted without changing the results.

In the study, X-ray diffraction measurement was used to test the residual stresses, and ultrasonic fatigue equipment was used to perform the fatigue tests. The fracture surfaces of the samples were examined using a scanning electron microscope, and possible inclusions were analyzed using energy-dispersive X-ray spectroscopy.

The most important results of the work are the clear development of the polishing equipment, the improvement of the polishing result with the previously used electrolyte, and information on the functionality of the new electrolytes, as well as detailed information on the polishing depth, where the residual stresses can be removed from the surface of the sample. In addition, the relaxation was found to be so minor that need electrolytic polishing cannot be denied straightaway. The obtained results can be used for the further development of both the equipment and electrolytes, as well as for the optimization of electrolytic polishing. These results are very equipment-specific on the polishing side and material-specific on the relaxation side, so the obtained results cannot be generalized to all electrolytic polishing equipment or materials.

Pintakäsittelyjen ja jäännösjännitysten vaikutus väsymiseen

Tiivistelmä

Työn tavoitteina oli kehittää Global Boiler Works Oy:n elektrolyyttikiillotus laitteistoa, tutkia vaihtoehtoisia elektrolyyttejä ja tutkia miten nämä vaikuttavat väsytyskoekappaleiden väsymiskestävyyteen. Näiden lisäksi tutkittiin miten väsytyskoekappaleiden pinnalla vaikuttavat jäännösjännitykset relaksoituvat väsytyskokeen aikana. Työssä pyrittiin selvittämään parhaimmat parametrit eri elektrolyyteille parhaimman kiillotustuloksen saamiseksi, sekä relaksaatiotestien perusteella selvittää, onko elektrolyyttinen kiillotus tarpeellinen toimenpide neutraalien väsytystuloksien aikaan saamiseksi vai voidaanko tämä jättää tekemättä.

Työssä käytettiin jäännösjännitysten testaamiseen röntgendiffraktiomittausta ja väsytyskokeiden suorittamiseen käytettiin ultraääniväsytystestausta. Lopuksi näytteiden murtopinnat tutkittiin pyyhkäisyelektronimikroskooppia käyttäen, sekä mahdolliset sulkeumat analysoitiin energiadispersiivistä röntgenspektroskopiaa käyttäen.

Työn tärkeimpiä tuloksia ovat, kiillotuslaitteiston huomattava kehitys, kiillotustuloksen paraneminen aiemmin käytössä olleella elektrolyytillä ja tieto uusien elektrolyyttien toimivuudesta, sekä tarkentunut tieto kiillotussyvyydestä, jossa jäännösjännitykset saadaan poistettua näytteen pinnasta. Tämän lisäksi relaksoitumisen todettiin olevan niin vähäistä, että elektrolyyttisen kiillotuksen tarvetta ei voida suoraan kieltää. Saatuja tuloksia voidaan hyödyntää sekä laitteiston että elektrolyyttien edelleen kehittämiseen, sekä elektrolyyttisen kiillotuksen optimoimiseen. Saadut tulokset ovat kiillotuksen puolella erittäin laitteistokohtaiset ja relaksaation puolella materiaalikohtaiset, joten saatuja tuloksia ei voi yleistää kaikkiin elektrolyyttikiillotus laitteisiin tai materiaaleihin.