Residual stresses - measuring internal forces

MTS3000 - O sistema para determinação automática de tensão residual usando strain gages

A resistência dos componentes é influenciada, sem mostrar quaisquer sinais visíveis, pelas tensões residuais que existem nestes componentes. Portanto, o objetivo é determinar as tensões mecânicas nos componentes. Com o método de perfuração para a determinação de tensões residuais, um pequeno furo de 1.6mm é feito na peça de trabalho e strain gages são usados para medir a dilatação resultante.

A SINT Technology oferece o amplificador requerido e o sistema MTS3000 que permite que este processo seja confortavelmente implementado. O sistema utiliza um motor que permite perfurações a 300,000 rpm. O aparecimento de alterações de dilatação (devido a perfuração "step-by-step" na peça de trabalho) será detectada por uma roseta extensométrica projetada para este processo.

O processamento de sinal é executado digitalmente. Além das funções de controle do sistema, o software-pacote compreende quatro diferentes algorítmos de avaliação que permitem que as tensões mecânicas sejam computadas à partir da dilatação medida. Todo o processo de medição é controlado por PC. Isto assegura um alto grau de confiabilidade na medição bem como uma ótima reproducibilidade.

SINT Technology

Tensão residual: Medindo forças internas no material

A tensão residual pode aparecer no material devido ao efeito interno de forças – sem os efeitos de forças externas, p.ex. por um resfriamento não-uniforme de componentes de fundição, por forja ou solda de componentes ou processamento mecânico.

Duas tecnologias baseadas em strain gage são comumente usadas para determinar tensões residuais:

  • o método do núcleo toroidal ("ring core method")
  • o método de perfuração ("hole-drilling method").
Ring Core Method, Hole Drilling Method

Uma característica comum de ambos os métodos consiste no fato de que, depois da instalação das rosetas extensométricas na peça de trabalho, o estado da tensão residual é perturbada por interferência mecânica. Após esta interferência as tensões residuais causam deformações por dentro da superfície da peça de trabalho. Estas deformações são medidas com strain gages e depois usadas para calcular o estado de tensão residual.

Com o método do núcleo toroidal, um corte de um canal circular é feito ao redor da roseta extensométrica. Com o método de perfuração, uma fresadora é usada para fazer um orifício no centro da roseta. Para esta finalidade, dois métodos podem ser utilizados alternativamente:

  • o método integral: o resultado do método integral é a média das tensões residuais sobre a profundidade total.
  • o método de perfuração de alta velocidade: A SINT Technology oferece o sistema MTS3000 para o método de perfuração de alta velocidade. Uma fresadora, girando à 300.000 rpm e cujo avanço se dá através de um motor de passo, é usada para fazer o orifício. As alterações de deformação, que aparecem devido à perfuração passo-a-passo do orifício na peça de trabalho, são detectadas por uma roseta extensométrica projetada especialmente para este método.

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Medição de tensão residual no método de perfuração