Tensiones residuales
May 17, 2018
Un esfuerzo residual es aquel que existe sin carga externa o diferencias internas de temperatura en una estructura o máquina. Por lo general, es el resultado de las operaciones de fabricación o montaje. Cuando se pone en servicio la estructura o la máquina, el servicio carga las tensiones superpuestas. Si las tensiones residuales se suman a las tensiones de carga de servicio, son perjudiciales: si restan tensiones de carga de servicio, son benficiales.
Solo algunos ejemplos de tensiones residuales perjudiciales se darán aquí. Uno, en el ensamblaje de maquinaria, ocurre cuando dos ejes no están alineados, y son forzados a conectarse mediante acoplamientos rígidos. Las tensiones resultantes en los ejes se convierten en tensiones inversas cuando los ejes giran. La corrección, cuando la alineación perfecta no puede alcanzarse económicamente, como suele ser el caso, es utilizar acoplamientos flexibles del tipo necesario para el grado de desalineación.
Las tensiones residuales perjudiciales comúnmente resultan del calentamiento o enfriamiento diferencial. Una soldadura es un ejemplo común. El metal de soldadura y las áreas inmediatamente adyacentes son, después de la solidificación, a una temperatura mucho más alta que el cuerpo principal del metal. La contracción natural del metal a lo largo de la soldadura se previene parcialmente por el gran cuerpo adyacente de metal frío. Por lo tanto, tensiones de tracción residuales se establecen a lo largo de la soldadura.
Una regla general es que el "último para enfriar está en tensión", aunque hay una excepción si ocurren ciertas transformaciones de miscrostructura. Los métodos para minimizar o revertir estas tensiones incluyen el recocido para el alivio de la tensión y el martilleo o granallado de la superficie debilitada. El recocido requiere calentar el acero dulce a 600 ~ 650 ° C, algunos aceros aleados a 870 ° C , luego mantener durante un período de tiempo, fluye por enfriamiento lento. Algo de precalentamiento de
las piezas a unir pueden minimizar las tensiones de tracción en las soldaduras.
Se puede inducir una capa superficial delgada pero ligeramente efectiva de tensión de compresión mediante procesos de bruñido de rodillos , de bollos y de granallado. Se ve que estos procesos endurecen el trabajo en la capa exterior, lo que provoca que permanezcan tensiones de compresión, junto con tensiones de tracción menores en las capas interiores adyacentes. Dado que la capa de compresión se obtiene fácilmente por todos lados, estos procesos son adecuados para revertir cargas y componentes giratorios donde la tensión varía entre la tensión y la compresión. Estos procesos deben controlarse cuidadosamente con respecto a las presiones y alimentaciones de los rodillos, el tamaño y la velocidad de los disparos, etc., para los cuales hay amplia información disponible en libros de ingeniería y publicaciones periódicas.
En el proceso de pulido de rodillos, la superficie del componente se trabaja en frío con un rodillo o conjunto de rodillos duros y altamente pulidos. Este proceso se usa en varios tipos de superficies planas, cilíndricas o cónicas (figura 39.1). El bruñido del rodillo reduce la aspereza de la superficie al eliminar los arañazos y las marcas de la herramienta e induce tensiones residuales superficiales de compresión beneficiosas para mejorar la vida útil de la fatiga. El roscado de pernos y tornillos ha sido durante mucho tiempo parte de un proceso de conformación que no solo forma sino que refuerza los hilos por deformación y flujo de grano alrededor de las raíces y al inducir tensiones residuales de compresión.
