残留応力
May 17, 2018
残留応力は、構造物または機械に外部荷重または内部温度差がない状態で存在する応力である。 これは、通常、製造または組立作業の結果である。 ストラクチャーまたは機械が稼働すると、サービスはスーパーインポーズストレスをロードします。 残留応力がサービス負荷応力に加わると、それらは有害であり、サービス負荷応力から減じると、それらは有害である。
有害な残留応力のほんのいくつかの例がここに与えられるであろう。 機械アセンブリでは、2つのシャフトが並んでいないときに発生し、剛性のあるカップリングによって強制的に接続されます。 軸に生じる応力は、軸が回転するときに逆応力となる。 しばしばそうであるように、完全な整列が経済的に達成されない場合の補正は、 位置ずれの程度に必要なタイプのフレキシブルカップリングを使用することである。
有害な残留応力は、一般に、異なる加熱または冷却に起因する。 溶接は一般的な例です。 溶接金属およびすぐ隣接する領域は、凝固後、金属本体よりもはるかに高い温度である。 溶接部の長さに沿った金属の自然収縮は、隣接する冷たい金属体によって部分的に防止される。 したがって、残留引張応力が溶接部に沿って設定される。
一般的な規則は、冷静になることは緊張しているということですが、ミスロストラクチャの特定の変形が起こる場合は例外があります。 これらの応力を最小化または逆転させるための方法は、弱められた表面の応力緩和およびハンマーまたはショットピーニングのためのアニールを含む。 アニーリングは、軟鋼を600〜650 ℃に加熱し、いくつかの合金鋼を870 ℃に加熱し 、 その後ゆっくりと冷却して一定時間保持する必要があります。 いくつかの予熱
接合される部品は、溶接部の引張応力を最小にすることができる。
薄くて軽く有効な圧縮応力の表面層は、 ローラーバニシング 、ボールイング、およびピーニングプロセスによって誘発され得る。 これらのプロセスは、外側の層で加工硬化し、圧縮応力を残し、隣接する内側の層にわずかな引張応力が残ることが分かる。 圧縮層は容易に全周で得られるので、これらのプロセスは、張力と圧縮との間で応力が変化する負荷および回転構成要素を逆転させるのに適している。 これらのプロセスは、技術的な書籍や定期刊行物で幅広い情報が入手可能なローラーの圧力や飼料、ショットのサイズと速度などについて注意深く管理する必要があります。
ローラーバニシング工程では、部品の表面は、硬質で高度に研磨されたローラーまたはローラーのセットによって冷間加工される。 このプロセスは、様々なフラット、円筒形、または円錐形のスフレ面で使用されます（図39.1）。 ローラーバニッシングは、スクラッチと工具マークを除去することにより表面粗さを減少させ、有益な圧縮表面残留応力を誘発して疲労寿命を改善する。 ボルトとねじの螺子転造は、長い間、ねじ山を形成するだけでなく、根元部の変形や穀物の流れによって、また圧縮残留応力を誘発することによってねじ山を強化する成形プロセスの一部となっています。
