잔류응력의 원인과 대책은 무엇입니까?
가공 공정과 강화 공정 모두 잔류 응력이 발생할 수 있습니다. 냉간 신선, 굽힘, 절단, 압연, 쇼트 피닝, 주조, 단조, 용접 및 금속 열처리 등과 같은 잔류 응력은 고르지 않은 소성 변형 또는 상 변화로 인해 발생할 수 있습니다.
잔류 응력은 일반적으로 유해합니다. 예를 들어 부적절한 열처리, 부품 용접 또는 절단 후에 잔류 응력으로 인해 부품이 휘거나 비틀리거나 균열이 생길 수도 있습니다. 또는 담금질 또는 연삭 후 표면에 균열이 나타날 수 있습니다.
잔류응력의 존재가 곧바로 불량으로 나타나지 않는 경우도 있는데, 작업시 작용응력과 잔류응력이 중첩되어 전체응력이 강도한계를 초과하게 되면 균열이나 파단이 발생하게 된다. 부품의 잔류 응력은 대부분 적절한 열처리를 통해 제거할 수 있습니다. 잔류 응력은 때때로 부품의 피로 강도와 내마모성을 향상시키기 위해 제어될 수 있는 유익한 측면이 있습니다.
잔류 응력을 조정하는 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
1. 가열, 즉 템퍼링 처리는 잔류 응력의 열 완화 효과를 사용하여 잔류 응력을 제거하거나 감소시킵니다.
2. 공작물의 전체 또는 부분 소성 변형을 유발하기 위해 정적 하중을 가하거나 심지어 미세한 영역의 소성 변형을 일으키고 공작물의 잔류 응력도 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 대형 압력 용기를 용접한 후 내부에 압력이 가해지는 현상을 '팽창'이라고 하며, 용접 접합부에 소량의 소성 변형을 일으켜 용접 잔류 응력을 줄입니다.
3. 진동 노화는 영어로 Vibration Stress Relief, 줄여서 VSR이라고 합니다. 국제적으로는 산업이 발달한 국가들은 1950년대부터 연구와 홍보를 시작했고, 우리나라는 1970년대부터 연구와 홍보를 시작했습니다.
4. 해머링, 쇼트 피닝, 롤링 등 쇼트 피닝은 부품을 강화하는 효과적이고 널리 사용되는 방법입니다. 쇼트 피닝은 표면 잔류 응력 상태와 분포도 변화시키며, 쇼트 피닝에 의해 생성된 잔류 압축 응력은 강화 메커니즘에 중요한 요소입니다.
확장 정보
잔류 응력 측정 방법
잔류 응력 측정 방법은 손실 및 비파괴의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 파괴 테스트 방법은 기계적 방법이라고도 불리는 응력 해제 방법입니다. 비파괴 방법은 물리적 방법입니다. 현재 가장 일반적으로 사용되는 기계적 방법은 드릴링 방법(블라인드 홀 방법)이며, 특정 대상에는 링 코어 방법이 뒤따릅니다.
가장 일반적으로 사용되는 물리적 방법은 X선 회절법이며, 기타 주요 물리적 방법으로는 중성자 회절법, 자기법, 초음파법 등이 있습니다. X선 회절 방법은 X선 회절의 원리, 즉 브래그의 법칙을 기반으로 합니다. 브래그의 법칙은 거시적으로 정확하게 측정할 수 있는 회절각과 재료의 면간 간격 사이에 명확한 관계를 설정합니다.
재료의 응력에 해당하는 탄성 변형은 평면 간 간격의 상대적인 변화로 특성화되어야 합니다. 재료에 응력 σ가 있을 때, 결정면 간격 d는 결정면의 상대적 방향에 따라 변해야 하며, 브래그의 법칙에 따르면 회절 각도 2θ도 그에 따라 변합니다. 따라서, 결정면 방위를 다르게 하여 회절각 2θ의 변화를 측정함으로써 응력 σ를 구하는 것이 가능하다.
여기서 보면 X선 회절을 이용한 응력 측정의 원리는 반세기가 넘는 시간 동안 국내외에서 측정 방법에 대한 연구가 심도 있고 광범위하게 진행되어 왔다는 것을 알 수 있습니다. 테스트 기술과 장비가 완벽하게 비교되어 실험실에서 연구할 수 있을 뿐만 아니라 대형 측정물의 현장 측정을 포함하여 다양한 실제 측정물에도 적용할 수 있습니다.
바이두백과사전-잔류스트레스