Co jsou zbytkové napětí?

Zbytkové napětí jsou napětí v materiálu, které jsou zavedeny v průběhu obráběcí fáze, ale vydržet po výrobek dokončen, namísto řešení, jakmile je zdroj napětí se odstraní. Dalo by se myslet na zbytková napětí jako na napětí, která zůstávají ve vyrobených součástech. Někdy se tato napětí záměrně zavádějí, aby držely části v tahu za účelem prodloužení životnosti opotřebení a poskytnutí dalších funkcí. V jiných případech jsou zbytková napětí způsobena náhodou a nejsou žádoucí.

Zpracování materiálů, jako jsou kovy a plasty, často zahrnuje teplo, které může přispět k rozvoji zbytkového napětí. Například svařování zbytkového napětí je problémem u některých kovových součástí. Podobně může být vytvořeno napětí s plasty, které jsou zahřívány a vstřikovány. Jiné procesy, jako je válcování, mohou vytvářet podobné napětí v materiálech, na které se tvarují nebo jinak pracují.

Pokud zbytkové napětí není žádoucí a pečlivě kontrolováno, může se to stát problémem. Komponenty mohou selhat v důsledku zbytkového napětí, které není kontrolováno; šroub by se mohl například roztrhnout bez jakéhokoli tlaku. Zbytková napětí jsou někdy obviňována z incidentů, jako jsou poruchy mostů, kdy nelze určit jiné příčiny. Tato napětí jsou obtížně měřitelné, a to zejména po selhání komponenty má poškozené části, takže je obtížné studovat a těžké rozlišit příčiny trhlin a další problémy.

V jiných případech jsou zbytková napětí skutečně požadována. Klasickým příkladem je stres spojený s klepáním do hřebíku. Je-li hřebík kladivem do dřeva, pnutí vytvořené prostřednictvím procesu je to, co drží hřebík místo mu umožní vyskočí ven. Podobně jsou čepele a další kovové komponenty často vyráběny se zbytkovým napětím, aby se omezilo praskání a únava. V těchto případech, pečlivé kalibrace se provádí pro stanovení požadované úrovně napětí a řízení pro něj během výroby tak, že komponenty budou vyráběny s uvedenými vlastnostmi.

K dispozici je zařízení, které lze použít k měření zbytkového napětí. Měření tohoto napětí je složité, protože většina zařízení je určen pro měření pokračující napětí, jako je napětí, vytvořené pomocí nástroje. Stres, který je v podstatě uzamčen do komponenty, je obtížnější měřit. Firmy, které vyrábějí zařízení, které mohou být použity pro měření zbytkových napětí může také nabídnout materiály testovat služby, které umožňují společnostem vyslat komponenty pro testování a nikoli provádět vlastní testy.