Остаточные напряжения — это напряжения в материале, которые появляются на этапе обработки, но сохраняются после того, как изделие готово, вместо того, чтобы исчезать после устранения источника напряжения. Остаточные напряжения можно рассматривать как напряжения, которые остаются в изготовленных компонентах. Иногда эти напряжения преднамеренно вводятся, чтобы удерживать детали в напряжении с целью продления срока службы и обеспечения других свойств. В других случаях остаточные напряжения возникают случайно и нежелательны.
Обработка таких материалов, как металлы и пластмассы, часто связана с нагреванием, что может способствовать возникновению остаточных напряжений. Например, Сварка остаточное напряжение является проблемой для некоторых металлических компонентов. Точно так же напряжения могут создаваться при нагревании и литье под давлением пластмасс. Другие процессы, такие как прокатка, могут создавать аналогичные напряжения в материалах, которые они используют для придания формы или другой обработки.
Когда остаточное напряжение нежелательно и тщательно контролируется, оно может стать проблемой. Компоненты могут выйти из строя из-за остаточного напряжения, которое не контролируется; например, болт может разорваться без какого-либо давления. Остаточные напряжения иногда связывают с такими инцидентами, как обрушение моста, когда никакие другие причины не могут быть определены. Эти напряжения трудно измерить, особенно после того, как отказ компонента повредил деталь, что затрудняет изучение и определение причины растрескивания и других проблем.
В других случаях желательны остаточные напряжения. Классический пример — стресс, связанный с забиванием гвоздя. Когда гвоздь забивается в дерево, остаточные напряжения, создаваемые в процессе, удерживают гвоздь, а не позволяют ему выскочить обратно. Точно так же лезвия и другие металлические компоненты часто изготавливаются с остаточными напряжениями, чтобы ограничить растрескивание и усталость. В этих случаях выполняются тщательные калибровки для определения желаемого уровня напряжения и его контроля во время производства, чтобы компоненты производились с заданными характеристиками.
Доступно оборудование, которое можно использовать для измерения остаточных напряжений. Измерить такое напряжение сложно, потому что большинство оборудования предназначено для измерения постоянного напряжения, такого как напряжение, создаваемое использованием инструмента. Напряжение, которое по существу заперто в компоненте, труднее измерить. Компании, производящие оборудование, которое можно использовать для измерения остаточного напряжения, могут также предлагать услуги по испытанию материалов, которые позволяют компаниям отправлять компоненты для испытаний, а не проводить собственные испытания.
С тех пор, как несколько лет назад она начала работать над сайтом, Мэри приняла захватывающую задачу стать исследователем и писателем AboutMechanics. Мэри получила степень по гуманитарным наукам в Годдард-колледже и проводит свободное время за чтением, приготовлением пищи и прогулками на свежем воздухе.
