Mitä ovat jäännösstressit?

Jäännösjännitykset ovat materiaalin jännityksiä, jotka syntyvät käsittelyvaiheen aikana, mutta kestävät tuotteen valmistuksen jälkeen, sen sijaan, että ne häviäisivät, kun jännityksen lähde on poistettu. Jäännösjännityksiä voidaan ajatella jännityksinä, jotka jäävät jäljelle valmistetuissa komponenteissa. Joskus näitä jännityksiä lisätään tarkoituksella pitämään osat jännittyneinä kulumisen pidentämiseksi ja muiden ominaisuuksien tarjoamiseksi. Muissa tapauksissa jäännösjännitykset syntyvät vahingossa, eivätkä ne ole toivottavia.

Materiaalien, kuten metallien ja muovien, käsittelyyn liittyy usein lämpöä, mikä voi edistää jäännösjännitysten kehittymistä. Esimerkiksi hitsausjännitys on ongelma joidenkin metalliosien kanssa. Samoin jännityksiä voidaan luoda muovilla, joka kuumennetaan ja ruiskupuristetaan. Muut prosessit, kuten valssaus, voivat aiheuttaa samanlaisia ​​jännityksiä materiaaleihin, joita käytetään muotoiluun tai muuhun työskentelyyn.

Jos jäännösjännitystä ei haluta ja sitä hallitaan huolellisesti, siitä voi tulla ongelma. Osat voivat vioittua jäännösjännityksen seurauksena, jota ei voida hallita; pultti voi räjähtää esimerkiksi ilman painetta. Jäännösjännityksiä syytetään toisinaan tapahtumista, kuten siltahäiriöistä, kun muita syitä ei voida määrittää. Näitä jännityksiä on vaikea mitata, varsinkin kun osan vika on vaurioittanut osan, mikä vaikeuttaa tutkimista ja on vaikea erottaa halkeilun syy ja muut ongelmat.

Muissa tapauksissa jäännösjännityksiä todella halutaan. Klassinen esimerkki on stressi, joka liittyy vasaran naulaamiseen. Kun naula on vasarattu puuhun, prosessin aikana syntyvät jäännösjännitykset pitävät naulan kiinni sen sijaan, että antaisivat sen ponnahtaa ulos. Samoin terät ja muut metalliosat on usein valmistettu jäännösjännityksillä halkeilua ja väsymistä rajoittaviksi. Näissä tapauksissa suoritetaan huolelliset kalibroinnit halutun jännitystason ja sen hallinnan määrittämiseksi tuotannon aikana, jotta komponentit valmistetaan määritetyillä ominaisuuksilla.

Saatavilla on laitteita, joita voidaan käyttää jäännösjännitysmittauksiin. Tällaisen jännityksen mittaaminen on hankalaa, koska useimmat laitteet on suunniteltu mittaamaan jatkuvaa rasitusta, kuten työkalun käytön aiheuttamaa jännitystä. Jännitystä, joka on olennaisesti lukittu komponenttiin, on vaikeampi mitata. Yritykset, jotka valmistavat laitteita, joita voidaan käyttää jäännösjännityksen mittaamiseen, voivat myös tarjota materiaalitestauspalveluja, joiden avulla yritykset voivat lähettää komponentteja testattavaksi sen sijaan, että tekisivät omia testejä.