Determinación de tensiones internas

En cualquier estructura mecánica pueden aparecer tensiones internas por causas muy variadas como, por ejemplo, procesos tecnológicos:

  • deformación plástica o soldadura
  • enfriamiento no uniforme de componentes de fundición
  • procesos de forja

o tratamientos superficiales como:

  • granallado
  • endurecido superficial

Las tensiones internas afectan a la resistencia de una estructura de la misma manera que las tensiones mecánicas comunes. Sin embargo, mientras que las tensiones debidas a cargas externas se pueden calcular con un alto grado de precisión, las tensiones internas son difíciles de predecir. Por ello, es muy importante contar con un método fiable capaz de medirlas directamente, causando un daño mínimo a la superficie.

El método de núcleo anular y el método de taladro

Para determinar las tensiones internas se suelen utilizar dos tecnologías basadas en el uso de galgas extensométricas: el método de núcleo anular y el método de taladro.

La característica común de ambos métodos es que, tras la instalación de la roseta de galgas extensométricas en la pieza, se modifica el estado de la tensión interna como consecuencia del proceso mecánico de taladrado o de extracción de un anillo. Durante este proceso, las tensiones internas se relajan y causan deformaciones, que se miden con galgas extensométricas. Los resultados sirven para calcular el estado de tensión interna.

El método de núcleo anular consiste en extraer una ranura en forma de anillo alrededor de la galga extensométrica en cuestión. 

El método de taladro consiste en hacer una perforación empleando una fresa que gira a aproximadamente 350.000 rpm, accionada por un motor paso a paso. Las variaciones en la deformación que se producen a causa de la perforación paso a paso del orificio se detectan mediante una roseta de galgas extensométricas específicamente diseñada para este proceso.

El sistema MTS3000

SINT Technology, una empresa italiana con sede en Florencia, ofrece el sistema MTS3000 de forma conjunta con HBM. Tanto el sistema MTS3000 como el cálculo de los resultados de tensión interna cumplen la norma ASTM E837, versión 2013, que es la única del mundo dedicada íntegramente a las tensiones internas.

El sistema MTS3000 se compone de los elementos siguientes:

  • Un sistema óptico-mecánico (para practicar el taladro físicamente)
  • Una unidad de control electrónico (controla el sistema óptico-mecánico y las mediciones que realiza el amplificador QuantumX de HBM)
  • Software de control y manejo del taladro (para perforación automática del taladro)
  • Software de reprocesamiento (para reprocesar los datos empleando distintos métodos de evaluación)

   

MTS3000, sistema automático para medir tensiones internas por el método de taladro.


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