Uma tensão residual é aquela que existe sem carga externa ou diferenças internas de temperatura em uma estrutura ou máquina. Geralmente é resultado de operações de fabricação ou montagem. Quando a máquina ou estutura é colocada em serviço, o serviço carrega os esforços de sobreposição. Se as tensões residuais se somam às tensões de carga de serviço, elas são prejudiciais, se elas subtraírem das tensões de carga de serviço, elas são benéficas.
Apenas alguns exemplos de tensões residuais prejudiciais serão dados aqui. Um deles, na montagem de máquinas, ocorre quando dois eixos não estão alinhados e são forçados a se conectar por acoplamentos rígidos. As tensões resultantes nos eixos tornam-se tensões de reversão quando os eixos são girados. A correção, quando o alinhamento perfeito não pode ser alcançado economicamente, como é frequentemente o caso, é usar acoplamentos flexíveis de um tipo necessário para o grau de desalinhamento.
Tensões residuais prejudiciais geralmente resultam de aquecimento ou resfriamento diferencial. Uma solda é um exemplo comum. O metal de solda e as áreas imediatamente adjacentes são, após solidificação, a uma temperatura muito mais alta que o corpo principal de metal. A contração natural do metal ao longo do comprimento da solda é parcialmente impedida pelo grande corpo adjacente do metal frio. Portanto, as tensões de tração residuais são configuradas ao longo da solda.
Uma regra geral é que o “último a esfriar está em tensão”, embora exista uma exceção se certas transformações da miscrostructure ocorrerem. Os métodos para minimizar ou reverter essas tensões incluem recozimento para aliviar o estresse e martelar ou shot peening da superfície enfraquecida. O recozimento requer o aquecimento de aço temperado a 600 ~ 650 ° C, alguns aços liga a 870 ° C e , em seguida , reter por um período de tempo, fluído por resfriamento lento. Alguns pré-aquecimento de
as peças a serem unidas podem minimizar as tensões de tração nas soldas.
Uma fina, mas levemente eficaz, camada superficial de tensão de compressão pode ser induzida por processos de polimento , esfoliação e colagem de rolos . Vê-se que estes processos endurecem na camada exterior, fazendo com que as tensões compressivas permaneçam, juntamente com menores esforços de tensão nas camadas interiores adjacentes. Uma vez que a camada compressiva é prontamente obtida ao redor, esses processos são adequados para inverter cargas e componentes rotativos onde a tensão varia entre a tensão e a compressão. Esses processos devem ser cuidadosamente controlados em relação às pressões e alimentações dos rolos, tamanho e velocidade do disparo, para os quais há ampla informação disponível em livros e periódicos de engenharia.
No processo de polimento de rolos , a superfície do componente é trabalhada a frio por um rolo duro ou altamente polido ou conjunto de rolos. Esse processo é usado em vários sufocamentos planos, cilíndricos ou cônicos (figura 39.1). A polimento do rolo reduz a rugosidade superficial, removendo arranhões e marcas de ferramentas, e induz tensões residuais superficiais compressivas benéficas para melhorar a vida útil da fadiga. A laminação de roscas e parafusos tem sido parte de um processo de formação que não apenas forma, mas fortalece os fios por deformação e fluxo de grãos ao redor das raízes e induzindo tensões residuais compressivas.
