残留ストレスとは

残留応力とは、加工段階で導入されますが、製品の完成後も持続する材料の応力であり、応力の原因が除去されると解消されます。 残留応力は、製造されたコンポーネントに残された応力と考えることができます。 摩耗寿命を延ばし、他の機能を提供する目的で、これらの応力が意図的に部品に張力をかけるために導入されることがあります。 他の例では、偶発的に残留応力が導入され、望ましくありません。

金属やプラスチックなどの材料の加工には、多くの場合、熱が伴い、残留応力の発生に寄与する可能性があります。 たとえば、溶接残留応力は、一部の金属部品の問題です。 同様に、加熱して射出成形したプラスチックで応力を発生させることができます。 圧延などの他のプロセスは、成形やその他の作業に使用される材料に同様の応力を発生させる可能性があります。

残留応力が望ましくなく、慎重に制御されると、問題になる可能性があります。 コンポーネントは、制御されていない残留応力の結果として故障する可能性があります。 たとえば、ボルトは圧力をかけずに吹き飛ばされます。 他の原因を特定できない場合、橋梁の破損などの事故の残留応力が原因となる場合があります。 これらの応力は、特にコンポーネントの故障によって部品が損傷した後は測定が難しく、調査が難しくなり、割れやその他の問題の原因を区別することが難しくなります。

他の例では、残留応力が実際に必要です。 古典的な例は、釘を打つことに伴うストレスです。 釘が木材に打ち込まれると、プロセスを通じて生じる残留応力が、釘が飛び出すのではなく、釘を保持するものになります。 同様に、ブレードやその他の金属部品は、亀裂や疲労を制限するために多くの場合、残留応力で作られています。 これらの場合、コンポーネントの指定された特性で生産されるように、生産中にストレスの望ましいレベルを決定し、それを制御するために慎重なキャリブレーションが実行されます。

残留応力測定に使用できる機器が利用可能です。 ほとんどの機器は、ツールの使用によって生じる張力などの継続的なストレスを測定するように設計されているため、このようなストレスを測定することは困難です。 本質的にコンポーネントに固定されているストレスは、測定がより困難です。 残留応力測定に使用できる機器を製造する企業は、企業が独自のテストを実施するのではなく、テスト用のコンポーネントを発送できる材料試験サービスを提供する場合もあります。