As ligas obtidas por fundição também podem apresentar tensões residuais devido ao resfriamento desigual entre o interior e a parte externa. As tensões residuais podem falhar prematuramente e, segundo alguns estudos, foi provavelmente o fator que causou o colapso da "Silver Bridge" na Virgínia, Estados Unidos, em dezembro de 1967. As juntas foram fabricadas por fundição, o que causou altas tensões residuais e motivou o crescimento de fissuras. Quando as fissuras atingiram o tamanho crítico, toda a estrutura começou a falhar em cadeia. Como a estrutura falhou em menos de um minuto, 46 ​​motoristas e passageiros que viajavam em carros na ponte morreram quando a via suspensa caiu no rio.

Alguns métodos comuns para induzir tensões residuais compressivas são shot peening para superfícies e tratamento de impacto de alta frequência para pés de soldagem. A profundidade até a qual as tensões residuais compressivas continuam a existir varia dependendo do método. Ambos os métodos podem aumentar significativamente a vida útil do edifício.

Existem algumas técnicas que são usadas para criar tensões residuais uniformes em uma viga. Por exemplo, a curva de quatro pontos permite que tensões residuais sejam inseridas aplicando uma carga a uma viga usando dois cilindros.

Visão geral

Existem muitas técnicas utilizadas para medir tensões residuais, que geralmente são categorizadas como destrutivas, semidestrutivas e não destrutivas. A seleção da técnica depende das informações necessárias e da natureza da amostra de medição. Alguns fatores incluem a profundidade/penetração da medição (superficial ou espessura total), a escala de comprimento a ser medida (macroscópica, mesoscópica e microscópica), a resolução da informação necessária e também a composição e geometria de localização da amostra. Além disso, algumas das técnicas precisam ser realizadas em laboratórios especializados, o que significa que medições “in-situ” não são possíveis para todas as técnicas.

Técnicas destrutivas

As técnicas destrutivas resultam em alterações estruturais demoradas e irreparáveis ​​na amostra, o que significa que a amostra não pode ser devolvida ao serviço ou uma maquete ou substituição deve ser usada. Essas técnicas funcionam usando o princípio de “liberação de tensão”, cortando a amostra medida para relaxar a tensão residual e depois medindo a forma deformada. Embora essas deformações sejam geralmente elásticas, existe uma relação linear explorável entre a magnitude da deformação e a magnitude da tensão residual liberada. As técnicas destrutivas incluem:

• - Método de contorno: mede a tensão residual em uma seção plana 2D através de uma amostra, em uma direção uniaxial normal a uma superfície cortada através da amostra com eletroerosão a fio.

• - Cisalhamento longitudinal (conformidade de fissura): [6] mede a tensão residual através da espessura de uma amostra, em uma "ranhura" normal ao cisalhamento.

• - Excluir/dividir/bloco de camada [7].

• - Chato de Sachs [8].

Técnicas semi-destrutivas

Da mesma forma que as técnicas destrutivas, estas também funcionam utilizando o princípio da “liberação de tensão”. No entanto, eles removem apenas uma pequena quantidade de material, deixando intacta a integridade geral da estrutura. Estes incluem:

• - Furação profunda [9]: mede as tensões residuais através da espessura de um componente relaxando as tensões em um "núcleo" ao redor de um furo perfurado de pequeno diâmetro.

• - Furação central [10]: mede a tensão residual próxima à superfície por relaxamento de deformação correspondente a um pequeno furo perfurado superficialmente com uma roseta extensômetro. O furo central da perfuração é adequado para uma profundidade de 4 mm. Alternativamente, uma perfuração cega pode ser feita em campo para um teste no local.

• - Núcleo anelar [11]: semelhante à furação central, porém com maior penetração e com o corte feito ao redor da roseta do extensômetro em vez de pelo centro.

Técnicas não destrutivas

As técnicas não destrutivas medem os efeitos das relações entre as tensões residuais e suas ações nas propriedades cristalográficas do material medido. Alguns deles funcionam medindo a radiação eletromagnética de difração de alta frequência através de um espaçamento de rede atômica (que foi deformado devido ao estresse) em relação à amostra sem tensão. As técnicas ultrassônicas e magnéticas exploram as propriedades acústicas e ferromagnéticas dos materiais para fazer medições de tensão residual relativa. O sistema eStress utiliza um sistema de medição eletromagnética. As técnicas não destrutivas incluem:.

• - Difração de nêutrons: uma técnica comprovada que pode medir espessuras, mas que requer uma fonte de nêutrons (como um reator nuclear).

• - Difracção síncrotron.

• - Difração de Raios X: uma técnica de superfície limitada com penetração de apenas algumas centenas de mícrons.

• - Ultrassom: processo experimental ainda em andamento.

• - Magnético: pode ser utilizado com amostras de dimensões limitadas.

• - eStress: o sistema eStress é um sistema baseado em eletromagnetismo para medir tensões residuais através da espessura em uma variedade de metais. As medições eStress podem ser feitas em qualquer lugar e podem penetrar vários centímetros de metal, evitando as limitações dos outros métodos mencionados. Os testes de difração de nêutrons em combinação com o eStress confirmam a precisão do sistema eStress, que pode ser aplicado a metais de todos os tipos. As medições são feitas de 1 a 20 segundos por local, permitindo medições de qualquer local em um determinado dia.

Contenido

Cuando un esfuerzo residual no deseado está presente desde antes de las operaciones del trabajo del metal, la cantidad de esfuerzo residual puede ser reducida usando distintos métodos. Estos métodos puede ser clasificados en térmicos y mecánicos (o no térmicos). [12] Todos estos métodos incluyen procesamiento de las partes para ser liberadas del esfuerzo como un todo.

Método térmico

O método térmico inclui a alteração uniforme da temperatura de toda a peça, seja por aquecimento ou resfriamento. Quando as peças são aquecidas para liberação de tensão, o processo também pode ser chamado de cozimento para liberação de tensão. [13] As peças resfriadas para liberação de estresse são chamadas de liberação de estresse criogênica e são relativamente raras.

Muitos metais, quando aquecidos, sofrem uma redução na tensão de escoamento. Se o limite de escoamento do material diminuir suficientemente pelo aquecimento, os locais dentro do material que sofreram tensões residuais maiores que o limite de escoamento (no estado aquecido) podem ceder ou deformar-se. Isto deixa o material com tensões residuais que são tão altas quanto a resistência ao escoamento do material em seu estado quente.

O alívio de tensões não deve ser confundido com recozimento ou têmpera, que são tratamentos térmicos para aumentar a ductilidade de um metal. Embora estes processos também incluam o aquecimento do material a altas temperaturas e a redução das tensões residuais, eles também incluem uma alteração nas propriedades metalúrgicas, o que pode ser indesejável.

Para certos materiais, como aço de baixa liga, deve-se tomar cuidado durante o cozimento com liberação de tensão para não exceder a temperatura na qual o material atinge sua dureza máxima (ver Endurecimento em Aços Liga).

O alívio do estresse criogênico inclui colocar o material (geralmente aço) em um ambiente criogênico, como nitrogênio líquido. Neste processo, o material a ser aliviado de tensão pode ser resfriado a uma temperatura criogênica por um longo período e depois lentamente trazido de volta à temperatura ambiente.

Métodos não térmicos

Métodos mecânicos para liberar tensões de tração superficial indesejáveis ​​e substituí-las por tensões residuais compressivas benéficas incluem shot peening e laser peening. Cada um trabalha a superfície do material com um meio: o shot peening normalmente usa um material de vidro ou metal; O peening a laser usa feixes de luz de alta intensidade para induzir uma onda de choque que se propaga profundamente no material.

• - Autofretagem.

• - Shot peening.

• - Peening a laser.

• - Polimento de baixa plasticidade.

• - Tratamento de Impacto de Alta Frequência.

• - Perfuração Profunda.

• - Furação.

• - Hosford, William F. 2005. "Tensões residuais". Em Comportamento Mecânico de Materiais, 308–321. Imprensa da Universidade de Cambridge. ISBN 978-0-521-84670-7.

• - Cary, Howard B. e Scott C. Helzer (2005). Tecnologia moderna de soldagem. Upper Saddle River, NJ: Pearson Education. ISBN 0-13-113029-3.

• - Schajer, Gary S. 2013. Métodos práticos de medição de tensão residual. Wiley. ISBN 978-1-118-34237-4.

• - Kehl, J.-H., Drafz, R., Pape, F. e Poll, G. 2016. Investigações simuladas da influência de indentações superficiais em tensões residuais em pistas internas para rolamentos de elementos de rolos, Conferência Internacional sobre Tensões Residuais 2016 (Sydney), DOI: 10.21741/9781945291173-69.

• - tecnologia de economia de energia e equipamentos informatizados para estabilização de vibração de tensões residuais (a única escola científica do CIS com 35 anos de idade, que apresentou em 1988, a primeira instalação de diagnóstico computacional do mundo) destinam-se a estabilizar as tensões residuais em soldas, peças fundidas e outros metais dinâmicos não rígidos.

• - Recursos abrangentes sobre tensões residuais na Universidade de Cambridge.

As ligas obtidas por fundição também podem apresentar tensões residuais devido ao resfriamento desigual entre o interior e a parte externa. As tensões residuais podem falhar prematuramente e, segundo alguns estudos, foi provavelmente o fator que causou o colapso da "Silver Bridge" na Virgínia, Estados Unidos, em dezembro de 1967. As juntas foram fabricadas por fundição, o que causou altas tensões residuais e motivou o crescimento de fissuras. Quando as fissuras atingiram o tamanho crítico, toda a estrutura começou a falhar em cadeia. Como a estrutura falhou em menos de um minuto, 46 ​​motoristas e passageiros que viajavam em carros na ponte morreram quando a via suspensa caiu no rio.

Alguns métodos comuns para induzir tensões residuais compressivas são shot peening para superfícies e tratamento de impacto de alta frequência para pés de soldagem. A profundidade até a qual as tensões residuais compressivas continuam a existir varia dependendo do método. Ambos os métodos podem aumentar significativamente a vida útil do edifício.

Existem algumas técnicas que são usadas para criar tensões residuais uniformes em uma viga. Por exemplo, a curva de quatro pontos permite que tensões residuais sejam inseridas aplicando uma carga a uma viga usando dois cilindros.

Visão geral

Existem muitas técnicas utilizadas para medir tensões residuais, que geralmente são categorizadas como destrutivas, semidestrutivas e não destrutivas. A seleção da técnica depende das informações necessárias e da natureza da amostra de medição. Alguns fatores incluem a profundidade/penetração da medição (superficial ou espessura total), a escala de comprimento a ser medida (macroscópica, mesoscópica e microscópica), a resolução da informação necessária e também a composição e geometria de localização da amostra. Além disso, algumas das técnicas precisam ser realizadas em laboratórios especializados, o que significa que medições “in-situ” não são possíveis para todas as técnicas.

Técnicas destrutivas

As técnicas destrutivas resultam em alterações estruturais demoradas e irreparáveis ​​na amostra, o que significa que a amostra não pode ser devolvida ao serviço ou uma maquete ou substituição deve ser usada. Essas técnicas funcionam usando o princípio de “liberação de tensão”, cortando a amostra medida para relaxar a tensão residual e depois medindo a forma deformada. Embora essas deformações sejam geralmente elásticas, existe uma relação linear explorável entre a magnitude da deformação e a magnitude da tensão residual liberada. As técnicas destrutivas incluem:

• - Método de contorno: mede a tensão residual em uma seção plana 2D através de uma amostra, em uma direção uniaxial normal a uma superfície cortada através da amostra com eletroerosão a fio.

• - Cisalhamento longitudinal (conformidade de fissura): [6] mede a tensão residual através da espessura de uma amostra, em uma "ranhura" normal ao cisalhamento.

• - Excluir/dividir/bloco de camada [7].

• - Chato de Sachs [8].

Técnicas semi-destrutivas

Da mesma forma que as técnicas destrutivas, estas também funcionam utilizando o princípio da “liberação de tensão”. No entanto, eles removem apenas uma pequena quantidade de material, deixando intacta a integridade geral da estrutura. Estes incluem:

• - Furação profunda [9]: mede as tensões residuais através da espessura de um componente relaxando as tensões em um "núcleo" ao redor de um furo perfurado de pequeno diâmetro.

• - Furação central [10]: mede a tensão residual próxima à superfície por relaxamento de deformação correspondente a um pequeno furo perfurado superficialmente com uma roseta extensômetro. O furo central da perfuração é adequado para uma profundidade de 4 mm. Alternativamente, uma perfuração cega pode ser feita em campo para um teste no local.

• - Núcleo anelar [11]: semelhante à furação central, porém com maior penetração e com o corte feito ao redor da roseta do extensômetro em vez de pelo centro.

Técnicas não destrutivas

As técnicas não destrutivas medem os efeitos das relações entre as tensões residuais e suas ações nas propriedades cristalográficas do material medido. Alguns deles funcionam medindo a radiação eletromagnética de difração de alta frequência através de um espaçamento de rede atômica (que foi deformado devido ao estresse) em relação à amostra sem tensão. As técnicas ultrassônicas e magnéticas exploram as propriedades acústicas e ferromagnéticas dos materiais para fazer medições de tensão residual relativa. O sistema eStress utiliza um sistema de medição eletromagnética. As técnicas não destrutivas incluem:.

• - Difração de nêutrons: uma técnica comprovada que pode medir espessuras, mas que requer uma fonte de nêutrons (como um reator nuclear).

• - Difracção síncrotron.

• - Difração de Raios X: uma técnica de superfície limitada com penetração de apenas algumas centenas de mícrons.

• - Ultrassom: processo experimental ainda em andamento.

• - Magnético: pode ser utilizado com amostras de dimensões limitadas.

• - eStress: o sistema eStress é um sistema baseado em eletromagnetismo para medir tensões residuais através da espessura em uma variedade de metais. As medições eStress podem ser feitas em qualquer lugar e podem penetrar vários centímetros de metal, evitando as limitações dos outros métodos mencionados. Os testes de difração de nêutrons em combinação com o eStress confirmam a precisão do sistema eStress, que pode ser aplicado a metais de todos os tipos. As medições são feitas de 1 a 20 segundos por local, permitindo medições de qualquer local em um determinado dia.

Contenido

Cuando un esfuerzo residual no deseado está presente desde antes de las operaciones del trabajo del metal, la cantidad de esfuerzo residual puede ser reducida usando distintos métodos. Estos métodos puede ser clasificados en térmicos y mecánicos (o no térmicos). [12] Todos estos métodos incluyen procesamiento de las partes para ser liberadas del esfuerzo como un todo.

Método térmico

O método térmico inclui a alteração uniforme da temperatura de toda a peça, seja por aquecimento ou resfriamento. Quando as peças são aquecidas para liberação de tensão, o processo também pode ser chamado de cozimento para liberação de tensão. [13] As peças resfriadas para liberação de estresse são chamadas de liberação de estresse criogênica e são relativamente raras.

Muitos metais, quando aquecidos, sofrem uma redução na tensão de escoamento. Se o limite de escoamento do material diminuir suficientemente pelo aquecimento, os locais dentro do material que sofreram tensões residuais maiores que o limite de escoamento (no estado aquecido) podem ceder ou deformar-se. Isto deixa o material com tensões residuais que são tão altas quanto a resistência ao escoamento do material em seu estado quente.

O alívio de tensões não deve ser confundido com recozimento ou têmpera, que são tratamentos térmicos para aumentar a ductilidade de um metal. Embora estes processos também incluam o aquecimento do material a altas temperaturas e a redução das tensões residuais, eles também incluem uma alteração nas propriedades metalúrgicas, o que pode ser indesejável.

Para certos materiais, como aço de baixa liga, deve-se tomar cuidado durante o cozimento com liberação de tensão para não exceder a temperatura na qual o material atinge sua dureza máxima (ver Endurecimento em Aços Liga).

O alívio do estresse criogênico inclui colocar o material (geralmente aço) em um ambiente criogênico, como nitrogênio líquido. Neste processo, o material a ser aliviado de tensão pode ser resfriado a uma temperatura criogênica por um longo período e depois lentamente trazido de volta à temperatura ambiente.

Métodos não térmicos

Métodos mecânicos para liberar tensões de tração superficial indesejáveis ​​e substituí-las por tensões residuais compressivas benéficas incluem shot peening e laser peening. Cada um trabalha a superfície do material com um meio: o shot peening normalmente usa um material de vidro ou metal; O peening a laser usa feixes de luz de alta intensidade para induzir uma onda de choque que se propaga profundamente no material.

• - Autofretagem.

• - Shot peening.

• - Peening a laser.

• - Polimento de baixa plasticidade.

• - Tratamento de Impacto de Alta Frequência.

• - Perfuração Profunda.

• - Furação.

• - Hosford, William F. 2005. "Tensões residuais". Em Comportamento Mecânico de Materiais, 308–321. Imprensa da Universidade de Cambridge. ISBN 978-0-521-84670-7.

• - Cary, Howard B. e Scott C. Helzer (2005). Tecnologia moderna de soldagem. Upper Saddle River, NJ: Pearson Education. ISBN 0-13-113029-3.

• - Schajer, Gary S. 2013. Métodos práticos de medição de tensão residual. Wiley. ISBN 978-1-118-34237-4.

• - Kehl, J.-H., Drafz, R., Pape, F. e Poll, G. 2016. Investigações simuladas da influência de indentações superficiais em tensões residuais em pistas internas para rolamentos de elementos de rolos, Conferência Internacional sobre Tensões Residuais 2016 (Sydney), DOI: 10.21741/9781945291173-69.

• - tecnologia de economia de energia e equipamentos informatizados para estabilização de vibração de tensões residuais (a única escola científica do CIS com 35 anos de idade, que apresentou em 1988, a primeira instalação de diagnóstico computacional do mundo) destinam-se a estabilizar as tensões residuais em soldas, peças fundidas e outros metais dinâmicos não rígidos.

• - Recursos abrangentes sobre tensões residuais na Universidade de Cambridge.