Medición tensiones residuales

Todas las fuerzas que actúan sobre los materiales (incluso en ausencia de cargas externas) se llaman tensiones residuales. De esta forma, las tensiones residuales pueden estar presentes en el componente o material sin que nosotros seamos conscientes de ello. Por este motivo, las tensiones residuales influencian el comportamiento de los componentes mecánicos y pueden comprometer su estabilidad estructural, dimensional y su capacidad e resistencia a la fractura o el "cansancio": de hecho un estado de tensión residual de tracción facilita la propagación de una eventual falla y, por tanto, reduce la vida de un componente mecánico. Las tensiones residuales limitan, en consecuencia, la capacidad de carga y la seguridad de los componentes mecánicos y pueden ser contrarrestadas solo si existe un control que nos permite la medición tensiones residuales de forma cuantitativa y cualitativa.

Modalidad de medición tensiones residuales: los métodos extensométricos

La medición tensiones residuales con métodos extensométricos puede ser semidestructiva o destructiva; los métodos más importantes son los siguientes:

• Asportación consecutiva de estratos (layer removal)
• Método de Sachs (perforación interna)
• Método del seccionamiento
• Método de la rosetta perforada
• Ring core method

Medición de las tensiones residuales con el método de la rosetta perforada

Entre los métodos de medición tensiones residuales encontramos el método de la rosetta perforada, una técnica no invasiva caracterizada por una óptima precisión y un bajo coste de aplicación. El principio que sustenta el método es el de alterar el equilibrio del estado tensional a través de un orificio de reducidas dimensiones - en general 1,8mm x 2 mm - . Una vez alterado el equilibrio podemos medir la deformación mediante el uso de un extensómetro eléctrico y obtener, en consecuencia, las medidas de las tensiones residuales.

Esquema del proceso de medición de las tensiones residuales

El procedimiento usado para detectar las tensiones residuales en el interior de los materiales con el método de la rosetta es el siguiente:

• Aplicación de una rosetta extensométrica con tres celdas radiales
• Ejecución de un orificio pasador o ciego centrado con la rosetta
• Medición de las deformaciones producidas por la relajación de las tensiones residuales
• Cálculo de las tensiones residuales mediante la elaboración de las deformaciones medidas

Sint Technology produce y comercializa el sistema MTS3000 o RESTAN (Residual stress analyzer) que permite realizar mediciones de tensiones residuales con el método del orificio y elaborar los datos adquiridos mediante cuatro posibles sistemas de cálcuolo que son:

• Standard ASTM E837-08 (tensiones uniformes)
• Standard ASTM E837-08 (tensiones no uniformes)
• Método integral
• Método de Kocklemann

En concreto, el sistema ASTM E837-08 es el único standard existente en el campo de la medición tensiones residuales.

Importancia de la medición de tensiones residuales

La medición tensiones residuales es importante, en concreto, en el ámbito de la proyectación de componentes mecánicos, dado que permite detectar datos útiles y tomar decisiones fundamentales sobre las modalidades de elaboración de los materiales. Este aspecto es importante especialmente durante todas aquellas fases que pueden modificar la estructura, la forma y las dimensiones de los componentes con la finalidad de eliminar posibles roturas del material, bloqueos de la máquina y averías mecánicas.