El proceso de doble shot peening es utilizado para mejorar la resistencia a la rotura por fatiga respecto de un proceso de shot peening tradicional. Mientras que en el proceso de simple shot peening se utiliza un único abrasivo para lograr un rango de intensidad determinado, en el proceso de doble shot peening se agrega una segunda  operación de granallado utilizando un abrasivo de menor diámetro que impacta en la superficie a una menor  intensidad que la utilizada en el primer impacto.

El abrasivo pequeño genera un esfuerzo adicional de compresión residual del orden del 40% a 50% en la capa mas cercana de la superficie que es donde se inician las grietas de fatiga. Comprimiendo más esta capa superficial, la pieza se vuelve más resistente a las grietas de fatiga

Paralelamente al redondear los picos del primer shot peening se mejora el acabado superficial lo que resulta en una superficie más lisa o refinada y en ciertas piezas, como engranajes y coronas, esta mejor terminación superficial reduce las tensiones de contacto localizadas en las caras de los dientes mejorando en consecuencia la vida útil de los mismos.

Los procesos de doble peening generalmente utilizan abrasivos metálicos de diferente tamaño sin embargo en algunas aplicaciones, para el segundo peening, se pueden utilizar abrasivos más duros como ser microesfera de vidrio o granalla cerámica.

Por ejemplo en engranajes carburizados el beneficio de usar estos abrasivos livianos en el segundo proceso es que son más duros que la granalla de acero tradicional (55-62 HRc) y que la superficie de la pieza carburizada (58-63 HRc).

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