Em primeiro lugar, existe uma defini??o oficial: tens?o residual é que a pe?a de trabalho será afetada por vários fatores de processo no processo de fabrica??o; Quando esses fatores desaparecem, se os efeitos e influências acima no componente n?o podem desaparecer completamente, e alguns deles permanecem no componente, ent?o o efeito residual e a influência s?o tens?es residuais.

Um pouco tonto? Vamos falar sobre isso de uma forma popular. Por exemplo, uma pessoa era muito magra antes e comprou uma cal?a jeans tamanho L. No entanto, depois de um ano, ele ficou muito gordo. Quando voltasse a usar esses jeans, sentiria que suas cal?as estavam muito apertadas porque ele era gordo e suas cal?as n?o mudavam. Neste momento, havia uma forte for?a entre seu corpo e suas cal?as. Se ele usasse muita for?a, era fácil rasgá-los. Essa for?a destrutiva é o efeito do estresse residual. Do ponto de vista do trabalho energético, quando a for?a externa provoca a deforma??o plástica do objeto, causará a deforma??o interna do objeto, acumulando assim parte da energia; Quando a for?a externa é eliminada, a energia com distribui??o de tens?o interna desigual será liberada. Se a fragilidade do objeto for baixa, ele se deformará lentamente, e se a fragilidade for alta, formará rachaduras.

A tens?o residual é muito comum na fabrica??o mecanica e geralmente ocorre em todos os processos. No entanto, em essência, as causas do estresse residual podem ser divididas em três categorias

O primeiro tipo é a deforma??o plástica n?o uniforme;

O segundo tipo é a mudan?a de temperatura desigual;

O terceiro tipo é a transi??o de fase n?o homogênea.

O dano do estresse residual pode ser visto a partir da classifica??o do estresse residual. A tens?o residual pode causar a deforma??o lenta do objeto, levar à mudan?a do tamanho do objeto, levar ao tamanho n?o qualificado da pe?a usinada, levar à perda de precis?o de todo o instrumento e tornar-se uma sucata na produ??o do instrumento, e as pe?as de fundi??o e forjamento apresentam trincas ou mesmo fraturas. Ao mesmo tempo, a resistência à fadiga, resistência à corros?o sob tens?o, as propriedades mecanicas de todo o instrumento s?o analisadas A estabilidade dimensional e a vida útil também têm um impacto muito importante.

Durante o processo de resfriamento, o estresse térmico residual é produzido devido ao resfriamento desigual causado pelo processo n?o razoável, o que leva à fratura da pe?a fundida

Fig. 1 fratura da fundi??o durante o resfriamento

Durante o processo de têmpera de tratamento térmico, a transforma??o martensítica da austenita subresfriada é fácil de causar fratura do material

Fig. 2 fratura de metal durante a têmpera

Medi??o da tens?o residual A medi??o da tens?o residual pode ser dividida em método mecanico, método químico e método de raios-X.

Método mecanico

O método mecanico mais comum é o método de perfura??o (também conhecido como método de furo cego). Em opera??o, uma se??o de barra (ou tubo) cujo comprimento é três vezes seu diametro é cortada do objeto e um furo passante é perfurado no centro. Em seguida, uma fina camada de metal é removida de dentro pela haste ou broca, e cerca de 5% da área da se??o transversal é removida a cada vez. Após a remo??o, o alongamento do comprimento da amostra e o alongamento do diametro s?o medidos.

A curva de rela??o entre esses valores e a área da se??o do po?o é desenhada, e a derivada de qualquer ponto na curva é obtida pelo método de desenho para caracterizar a taxa de varia??o do alongamento e da se??o do po?o, e ent?o o valor da tens?o residual pode ser obtido substituindo o fórmula de tens?o correspondente.

Método químico

Existem duas idéias de lei química. Uma ideia é invadir a amostra em uma solu??o adequada, medir o tempo desde o início da corros?o até a descoberta de trincas e julgar a tens?o residual de acordo com o tempo. A solu??o utilizada pode ser mercúrio e sais contendo mercúrio para bronze de estanho e álcali fraco e nitrato para a?o; Outra ideia é mergulhar a amostra em uma solu??o adequada e pesá-la em intervalos. Desta forma, podemos obter uma curva de rela??o entre redu??o de peso e tempo, e compará-la com a curva padr?o para determinar o tamanho do estresse residual. Quanto maior a posi??o da curva obtida em rela??o à curva padr?o, maior a tens?o residual no objeto.

Figura 3 Imers?o do metal a ser testado por método químico

O método de raios X pode usar raios X para penetrar em pe?as metálicas, e o método Laue pode determinar qualitativamente a tens?o residual interferindo na mudan?a da forma do ponto.

Figura 4 Princípio do método de raios-X

Quando n?o há tens?o residual, os pontos de interferência s?o distribuídos como pontos. Quando há tens?o residual, os pontos de interferência se alongam e mostram a forma de “estrela”.

(a) N?o há tens?o residual（ b) Existe tens?o residual

Figura 5 Resultados de medi??o do método Laue

O método de Debye pode medir quantitativamente a tens?o residual, que pode ser determinada de acordo com a posi??o, largura e intensidade da linha de difra??o no diagrama de Debye.

Resumindo, o método mecanico e o método químico s?o métodos de ensaio destrutivos, que requerem amostragem local do objeto a ser testado, e o dano é irreversível após o ensaio; O método de raios-X é um método de teste n?o destrutivo, que pode manter a integridade do objeto. O método mecanico pode determinar com precis?o o tamanho e a distribui??o da tens?o residual, que geralmente é adequada para objetos em forma de barra ou tubo; O método químico é adequado para objetos do tipo fio e folha, mas o método químico só pode fazer um julgamento qualitativo, é difícil obter uma descri??o quantitativa; Embora o método de raios-X seja um método “n?o destrutivo”, ele é adequado apenas para alguns materiais que podem fornecer linhas de difra??o claras e nítidas e, devido à pequena capacidade de proje??o de raios-X, ele só pode detectar a parte do objeto próximo à superfície.

A elimina??o do estresse residual, uma vez que existem tantos riscos de estresse residual, o método de elimina??o eficaz é muito necessário. Existem quatro métodos de elimina??o: tratamento térmico, pressuriza??o de carga estática, envelhecimento por vibra??o e tratamento mecanico.

Tratamento térmico

O tratamento térmico é usar o efeito de relaxamento térmico do estresse residual para eliminar ou reduzir o estresse residual. Geralmente, recozimento e têmpera s?o usados.

A pressuriza??o de carga estática é para ajustar a tens?o residual da pe?a de trabalho por deforma??o plástica de todo ou parte ou mesmo micro área. Por exemplo, grandes vasos de press?o, após a soldagem, s?o pressurizados internamente, o que é chamado de “abaulamento”, para que a junta de soldagem tenha uma pequena deforma??o plástica, de modo a reduzir a tens?o residual de soldagem.

Figura 6 Grande tanque de óleo após tratamento de abaulamento

VSR é chamado de alívio de estresse de vibra??o em inglês. Alívio de tens?o vibratória (VSR) é um método comum para eliminar a tens?o residual interna de materiais de engenharia. Através da vibra??o, quando a soma vetorial da tens?o residual interna e a tens?o de vibra??o adicional da pe?a excede a resistência ao escoamento do material, ocorre uma pequena deforma??o plástica no material, de modo que a tens?o interna do material pode ser relaxada e reduzido.

Figura 7 sistema VSR quantificável de tens?o

O tratamento mecanico é reduzir a tens?o residual usando o método de pequena deforma??o plástica na superfície do objeto, incluindo pe?as que colidem umas com as outras, lamina??o de superfície, desenho de superfície e dimensionamento de superfície e prensagem fina no molde. Por exemplo, uma das vantagens de passar a ferro é a elimina??o do estresse residual.