Quali sono gli stress residui?

Le sollecitazioni residue sono sollecitazioni nel materiale che vengono introdotte durante la fase di lavorazione ma che persistono dopo che il prodotto è finito, invece di risolversi una volta rimossa la fonte della sollecitazione. Si potrebbe pensare alle sollecitazioni residue come alle sollecitazioni lasciate indietro nei componenti fabbricati. A volte queste sollecitazioni vengono deliberatamente introdotte per mantenere le parti in tensione allo scopo di prolungare la durata dell'usura e fornire altre caratteristiche. In altri casi, le sollecitazioni residue vengono introdotte per caso e non sono desiderabili.

La lavorazione di materiali come metalli e materie plastiche comporta spesso il calore, che può contribuire allo sviluppo di stress residui. La sollecitazione residua di saldatura, ad esempio, è un problema con alcuni componenti metallici. Allo stesso modo, le sollecitazioni possono essere create con materiali plastici che vengono riscaldati e stampati ad iniezione. Altri processi come il rotolamento possono creare stress simili nei materiali che vengono utilizzati per modellare o altrimenti lavorare.

Quando uno stress residuo non è desiderato e controllato attentamente, può diventare un problema. I componenti potrebbero guastarsi a causa di stress residuo che non è controllato; un bullone potrebbe esplodere senza alcuna pressione, per esempio. Le sollecitazioni residue sono talvolta attribuite a incidenti come guasti ai ponti quando non è possibile determinare altre cause. Queste sollecitazioni sono difficili da misurare, soprattutto dopo che un guasto di un componente ha danneggiato una parte, rendendo difficile lo studio e difficile distinguere la causa del cracking e altri problemi.

In altri casi, le sollecitazioni residue sono effettivamente richieste. Un esempio classico è lo stress associato al martellare un'unghia. Quando un chiodo viene martellato nel legno, le sollecitazioni residue create durante il processo sono ciò che trattiene l'unghia invece di lasciarlo fuoriuscire. Allo stesso modo, le lame e altri componenti metallici sono spesso realizzati con sollecitazioni residue per limitare le fessurazioni e la fatica. In questi casi, vengono eseguite calibrazioni accurate per determinare il livello desiderato di stress e controllarlo durante la produzione in modo che i componenti vengano prodotti con le caratteristiche specificate.

Sono disponibili attrezzature che possono essere utilizzate per eseguire misurazioni di sollecitazioni residue. Misurare tale stress è complicato perché la maggior parte delle attrezzature è progettata per misurare lo stress in corso, come la tensione creata dall'uso di uno strumento. Lo stress che è essenzialmente bloccato in un componente è più difficile da misurare. Le aziende che fabbricano apparecchiature che possono essere utilizzate per la misurazione delle sollecitazioni residue possono anche offrire servizi di collaudo dei materiali che consentono alle aziende di inviare componenti per le prove anziché condurre le proprie prove.