Hace unos días, cuando producía tableros de corte de titanio para un cliente, después de que se completó el corte con láser, los tableros de corte de titanio se doblaron después de quedarse durante la noche. Cuando miré estas tablas de corte de titanio dobladas, mi primera reacción fue el estrés residual.
¿Qué es el estrés residual? La definición oficial de estrés residual es: el estrés interno autoalimentado que permanece en el objeto después de que se elimina la fuerza externa o el campo de temperatura desigual. El procesamiento mecánico y los procesos de fortalecimiento pueden causar estrés residual. Por ejemplo, el dibujo en frío, el corte con láser, el corte, el rodamiento, el peinamiento, la fundición, la falsificación, el tratamiento térmico de soldadura y metal, etc., pueden causar estrés residual debido a la deformación plástica desigual o un cambio de fase.
¿Esta definición no es muy clara? Vamos a explicarlo en un lenguaje común. No es muy preciso, pero es muy vívido. Al igual que cuando usamos bandas de goma. Cuando soltamos la banda de goma estirada, se encogerá hacia atrás, y cuando se retire, se torcerá. Cuando los materiales metálicos se ven obligados a deformarse durante el procesamiento, la "fuerza de resistencia" también se generará dentro. Incluso si la fuerza externa desaparece, esta "fuerza de resistencia" seguirá siendo dentro del material, formando un "campo de estrés" invisible.
¿De dónde viene el estrés residual? Hay tres razones principales:
1. Procesamiento mecánico: cuando la herramienta de giro corta el metal, la parte que se corta libera el estrés, pero la parte restante se ve obligada a "torcerse".
2. El "hielo y el fuego" de alternar el calor y el frío durante el procesamiento. Por ejemplo: la zona de alta temperatura y la zona de baja temperatura de la soldadura durante la soldadura. Al igual que la superficie de la carretera expandida por el sol, la zona de baja temperatura circundante es como una tubería de agua que se encoge en el frío invierno, y la competencia entre el frío y el frío produce estrés.
3. Las "secuelas de transformación" causadas por la tensión de cambio de fase de los materiales metálicos. Cuando el metal se enfría, la organización cambia y los cambios de volumen no se sincronizan, causando deformación.
Hay tres razones principales para el poder destructivo del estrés residual:
1. Causa cambios en el tamaño y la forma de los objetos.
2. Acorta la vida útil de las piezas.
3. Reduce la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga de los metales.
¿Cómo se puede eliminar el estrés residual? Hay tres métodos más utilizados:
1. Envejecimiento natural: colocar piezas de trabajo de metales en un entorno natural y liberar el estrés interno naturalmente a través de cambios de temperatura y efectos climáticos. Se utiliza principalmente para mejorar la estabilidad dimensional de los materiales.
2. Tratamiento térmico: es eliminar o reducir el estrés residual mediante el uso del efecto de relajación térmica del estrés residual. Generalmente se trata mediante recocido, templado, etc.
3. Envejecimiento de vibración: se refiere a un método comúnmente utilizado para eliminar el estrés interno residual en los materiales de ingeniería. Es a través de la vibración que la suma vectorial de la tensión interna residual y la tensión de vibración adicional en la pieza de trabajo excede la resistencia de rendimiento del material, lo que hace que el material experimente una ligera deformación plástica, relajando así y reduciendo la tensión interna en el material.
El estrés residual es un fenómeno inevitable en la fabricación mecánica, que tiene un impacto importante en el tamaño, la vida, la plasticidad y la resistencia a la corrosión del producto. Por lo tanto, cómo reducir el estrés residual del producto en el proceso de fabricación mecánica requiere atención de todo el proceso de diseño, fabricación y producción del producto, y tomar las medidas correspondientes para controlarlo y eliminarlo. Dominar la ley del estrés residual es el requisito básico para producir un producto de alta calidad.
Nicole
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