UNIVERSITATEA TEHNICA GHEORGHE ASACHIDIN IASIFACULTATEA DE MECANICAREFERATTENSIUNI REMANENTE TIMOFTE DOREL-master D E T anul II Conducator stiintific-prof.univ.dr.ing. NICUSOR AMARIEI20121. Tensiuni remanente. Fenomen i cauzalitate. Clasificare n atenia prelucrtorilor mecanici st mbuntirea continu a caracteristicilor mecanice ale produselor metalice, deoarece de acestea sunt legate n mod nemijlocit gabaritul, masa specific i fiabilitatea produsului. Caracteristicile mecanice au dou componente fundamentale: rezistena funcional i stabilitatea dimensional ntimp, cele dou componenteintercondiionndu-se reciproc. Rezistena funcional este asigurat derespectarea dectre materialul piesei aunor restricii impuse de legea lui Hooke; stabilitatea dimensional fiind asigurat de rezistena la uzur i stareatensiunilorrezidualeinstabile. Acestetensiuni rezidualeinstabileduclafisurri i la modificri dimensionale ale pieselor. Problema care se pune este de a nltura tensiunile interne instabile ntr-o msur ct mai mare, fr a afecta starea tensional rezidual stabil.Tensiunile remanente reprezint acele tensiuni care exist ntr-un corp (pies) atunci cnd acesta nu este supus nici unei fore exterioare. Ele mai sunt cunoscute i sub denumirea de tensiuni reziduale, internesaupermanente. Noiuneadetensiuneintern nueste recomandat pentru utilizare, deoarece aceast denumirenufacedeosebirea ntretensiunileprodusedesarcinile exterioare aplicate i tensiunile existente n lipsa acestora. n definitiv, toate tensiunile sunt interne. Din acest motiv se va utiliza denumirea de tensiune remanent. Se studiaz ca exemplu o tabl din oel laminat n condiii n care curgerea plastic s apar numai la suprafaa acesteia (figura 1, a). La suprafata tablei, fibrele deformate la rece tind s se lungeasc, n timp ce n zona central a tablei fibrele rmn nemodificate. Fibrele de la centrul tablei i cele de la suprafa se vor influena reciproc: cele centrale tind s mpiedice alungirea fibrelor de la suprafa n timp ce acestea caut s ntind fibrele centrale. Rezultatul acestor influenereciprocednaterelatensiuni remanentedecompresiune ridicate pe suprafaa tablei i tensiuni remanente dentindere n centrul tablei (figura 1, b).Fig. 1. Distributia tensiunilor interne longitudinale00Compres. ntinde.ba Sistemul de fore produs de ctre tensiunile remanente trebuie s fie n echilibru static, adic fora total care acioneaz, asupra unui plan oarecare din corp i momentul total trebuie s fie nule. Aceasta nseamn c suprafaa de sub poriunea curb ce reprezint variaia tensiunilor de compresiune, trebuie s fie egal cu suprafaa de deasupra poriunii curbei ce reprezint variaia tensiunilor remanente de ntindere.Situaiaestemai complicatntrucat, nrealitate, stareadetensiuni remanentedintr-un punct oarecare este o stare spaial. Uneori datorit simetriei, se ia n consideraie numai tensiunile remanenteceacioneazpeosingurdirecie. Unexempluclasicdemodificareavolumului datorit tensiunilor interne l constituie rcirea unui lingou, de dimensiuni mari, dintr-un metal care nuprezintmodificridefaz.Diferenele de temperatur care exist ntre suprafaa i centrul lingoului sunt suficiente pentru a da natere unor tensiuni remanente. ntrucat colurile se rcesc mai repede dect centrul contracia termic aprut produce un dezechilibru al deformaiilor ntre ele i centrul lingoului. Acest dezechilibru conduce la apariia unor tensiuni longitudinale (figura 2, b). Zona central nu poate suporta tensiunile de compresiune impuse i se contract pentru a reduce o parte din aceste tensiuni (figura 2, c). La rcirea complet a lingoului, contracia total va fi mai mare n mijloc dect n zona marginilor, deoarece n aceast zon contracia se datoreaz atat rcirii ct i deformaiei plastice (figura2, d). nzonamuchiilor avemtensiuni remanentedecompresiunentimpcenzona central tensiunile sunt de ntindere. Tensiunile remanente trebuie considerate numai ca tensiuni elastice. Valoareamaximpecareopoateatingetensiunearemanentesteegalculimitade elasticitateamaterialului. Otensiunecarear depi limitadeelasticitatefraexistafore exterioare care s i se opun, ar fi preluat de deformaia plastic a materialului, pn va atinge valoarea limitei de curgere.bcdaFig. 2. Dezvoltarea tensiunilor interne in timpul rcirii unui lingoun principiu tensiunile interne se clasific n:- macrotensiuni interne ;- microtensiuni interne ;- tensiuni de reacie.Macrotensiunile interne variaz continuu n tot volumul corpului i acioneaz asupra unor zone de dimensiuni mari n raport cu dimensiunile atomice.Microtensiunile interne acioneaz asupra unor zone cu ordinul de mrime a catorva celule, dei efectul lor se poate extinde chiar pe mai mult de un grunte. Ele variaz mult de la un grunte la altul, datorit anizotropiei cristalelor. Un exemplu de microtensiuni interne l constituie precipitarea particulelor de faz secundar dintr-o soluie solid. Dac particulele de faz secundar au o densitate mai mic dect masa de baz, atunci fiecare particul cutnd s ocupe un volummai mare, estecomprimatdemasadebaz. Fenomenul conduceladezvoltareaunor tensiuni de ntindere n masa de baz, pe direcia radial i circumferenial fa de particulele de faz secundar.Determinarea experimental a microtensiunilor interne n sistem cu dou faze este foarte greu de realizat, dei valorile lor medii au fost determinate cu raze X.Tensiunile remanente de reacie apar n piesele asamblate, n special n construcii sudate. Datorit interaciunii ntrepieselececompununansamblu, diferitepri aleacestuiapot fi tensionate dei construcia nu este supus unei sarcini exterioare. Att sudura electric prin puncte ct i sudareacaplacapproductensiunimari dentinderencentrul suprafeei deaplicarea cldurii.Prelucrareacualice, ciocnireasuprafeei i roluireasuprafeei producstri planede tensiuni remanente de compresiune n zona suprafeei, care sunt echilibrate de ctre strile plane de tensiune de ntindere ce apar n interior. Acoperirile dure (cromare, nichelare) pot produce tensiuni remanente fie de ntindere fie de compresiune, n funcie de condiiile de desfurare al procesului de acoperire.Suprapunerea mai multor operaii bazate pe deformare nu produce, n final, o distribuie de tensiuni remanente care s fie suma algebric a distribuiei de tensiuni produs n cadrul fiecrei operaii.Practicprocesul dedeformareestenfinal, cel caredeterminspectrul rezultant de tensiuni remanente.Dup alt criteriu, tensiunile remanente sunt: tensiunitermice, datedeodilataresau o contracieneuniform, caurmarea diferenelor de temperatur pe seciune sau n volum; tensiuni structurale, date de modificri de volum specific din timpul nclzirii i rcirii; tensiuni de lucru, date de aciunea mecanic a diferitelor procedee de prelucrare mecanic.Tensiunileremanentesunt asociatecudeformaii elasticecorespunztoarepedireciile, planeleivolumelencareeleacioneaz,iseechilibreaz reciproc.Dealtfel, msurarealor directnuesteposibil, evaluarealor fcndu-seprinmsurareadeformaiilorelasticecarele nsoesc sau care se produc dup ndeprtarea unei poriuni de material, respectiv dup dezechilibrarea sistemului iniial. n general, tensiunea rezidual este definit ca o ntindere sau compresiune ce ia natere nmasa de material fr ca, din exterior, s fie aplicat o sarcin, deplasare sau gradient termic. n funcie de natura volumului n care acioneaz, tensiunile remanente se mpart n: Tensiuni de ordinul I, sau macroscopice care acioneaz n volumul total al structurii metalice sau pe poriuni mari; de exemplu tensiunile termice, tensiunile mecanice remanente dup deformare, tensiunilestructuralelarcireetc. Oriceinterveniedinafarasupratensiunilorde ordinul I are ca efect modificarea dimensiunilor macroscopice ale corpurilor; Tensiunile de ordinul II, sau microscopice care acioneaz la scara structurii microscopice(lanivelul grunilorcristalini). naceastclassencadreaztensiuniletermice instauratenaliajebifazicelalimitadeseparaientrefazecucoeficieni dedilatarediferii; tensiuniledelucruindusenmaterialepolicristalinedeformateplasticlarece, lacaregrunii cristalini prezint anizotropia limitei de curgere. Intervenia exterioar asupra tensiunilor de ordinul II are de asemenea ca efect modificarea dimensiunilor macroscopice ale pieselor; Tensiunile de ordinul III, sau reticulare sunt asociate imperfeciunilor de cristalinitate ale structurii reticulare fine (vacane/goluri, atomi interstiiali i de substituie, dislocaii, blocuri n mozaic i dezorientarea lor, etc.), care produc distorsionri ale reelei ideale pe distane mici, n interiorul volumului unui grunte cristalin. Modificarea echilibrului tensiunilor interne de ordinul III, prin cauze exterioare, nu provoac modificri dimensionale msurabile macroscopic.Avnd n vedere c tensiunile reziduale sunt asociate deformaiilor elastice, rezult c ele sunt inferioare tensiunilor critice de alunecare n cazul tensiunilor de ordinul III, sau a limitei de curgere i de fluaj n cazul tensiunilor de ordinul I i II. Cteva exemple de macrotensiuni (sau tensiuni de primul tip),respectiv tensiuni de tipul II (referitor la o granul singular) i tensiuni de tipul III (la nivel submicroscopic), sunt redate n figura 3.Fig. 3. Evaluarea macro i micro-tensiunilorrezidualeCunoaterea existenei i a valorilor tensiunilor remanente este important pentru:- evaluarea i argumentarea duratei de via a pieselor supuse fenomenului de oboseal- evitarea deformrii pieselor n urma proceselor de prelucrare mecanic (uzinaj)- evaluarea rezistenei la coroziune- asumarea stabilitii dimensionale- limitarea (evitarea) apariiei fisurilor.Tensiunile remanente se datoreaz n principal:- gradientului de temperatur din interiorul piesei- mpiedecarea dilatrii termice ntre dou materiale diferite asamblate- schimbrilor de faz din structura materialului n urma diferitelor procese- deformarea plastic datorat prelucrrilor mecanice- fixrii, strngerii (asamblrii) pieselor.Urmtoarele procedee de realizare a unei piese sunt generatoare de tensiuni remanente:- topirea i turnarea n form- tratamentele de suprafa:- chimice- mecanice (lovirea etc.)- forjarea pieselor- prelucrrile mecanice- laminarea- tratamentele termice- procesul de sudare n general, procesele de prelucrare i tratamentele termice conduc la apariia tensiunilor reziduale: procese deprelucrare primar (turnare, forjare, etc. ), procesele de prelucrare cu ndeprtare de material (achiere, electroeroziune etc.), lipire, sudare, tratamente de suprafa prin lovire cu bile, ocuri cu laser, tratamente termice, termochimice, acoperiri. S considerm un element de rezisten n care exist tensiuni remanante de ntindere. Dac elementul este solicitat de ctre un sistem de sarcini exterioare care induc tensiuni tot de ntindere, atunci tensiunearezultantseobineprinnsumareacelor dou, rezultndovaloaresporita tensiunii, valoare care poate conduce la ruperea elementului respectiv. Dac, n schimb, tensiunea produs de sarcinile exterioare este de compresiune, tensiunea rezultant este mai mic dect cea dat de sarcinile exterioare (cele dou tensiuni se scad), diminundu-se astfel pericolul unei ruperi. De asemenea, tensiunile termice pot fi utilizate pentru micorarea tensiunilor produse prin clirea materialului. Deoarece tensiunile remanente apar datorit unor gradieni de temperatur, produi atunci cndpiesaesteclit, esteposibil sseintroductensiuni remanentedesemnopus, supunnd piesa rece unei nclziri foarte rapide. Aceast metod permite reducerea cu pn la 80% a tensiunilor de clire n aliaje pe baz de aluminiu, prin nclzire la temperaturi suficient de joase pentru a mpiedeca nmuierea. Tensiunile remanante constituie o cauz principal a ruperilor fragile. Prezena tensiunilor remanente dup turnare, sudare sau prelucrri mecanice, este nedorit deoarece produc modificri ale dimensiunilor pieselor (n special batiuri de maini unelte) dup un timp foarte mare (de ordinul anilor) determinnd scoaterea lor din parametrii de precizie la care au fost proiectate.Pentru a msura tensiunile remanente se folosesc metode distructive mecanice sau nedistructive. Msurarea distructiva mecanic se bazeaz pe tierea piesei i analiza rupturii; msurarea nedistructiv utilizeaz fascicole rntgen, ultrasunete,timbre tensometrice sau metode magneto-elastice.Pentru ca ntr-un corp s apar tensiuni remanente trebuie ca acesta s sufere deformaii plastice, sfiesolicitat pestelimitadecurgere(c) amaterialului dincareesteconfecionat. Tensiunileremanentecaresunt produsedectreodeformaieneomogensunt desensopus deformaiei plastice care a dat natere tensiunii remanente.Este cunoscut faptul c un material solicitat sub limita de elasticitate (e), dup nlturarea solicitrii i recapt forma i dimensiunile avute nainte de solicitare. O astfel de stare nu induce tensiuni remanante. Dac solicitarea se produce peste limita de curgere ( > c), dup descrcare materialul nu-i mai recapt forma i dimensiunile iniiale, el rmnnd cu o deformaie plastic permanent, remanent (p).Deformaia total (t) corespunztoare acelei solicitri este alctuit din dou componente: una elastic (e) i una plastic (p): t = e + p Prezena deformaiei plastice dup nlturarea solicitrii, induce n pies o tensiune remanent. Tensiunile remanente trebuie considerate numai ca tensiuni elastice. Valoarea maxim pe care o poate atinge tensiunea remanent este egal cu limita de elasticitate (e) a materialului. O tensiunecareardepiaceastvaloare, frsexisteforeexterioare caresiseopunarfi preluat de deformaia plastic a materialului, pn ce va atinge valoarea limitei de curgere (c).Tensiunile remanente, n general au un efect duntor asupra elementelor de rezisten, a pieselor i structurilor etc. Sunt cazuri cnd acestea au un efect benefic, de diminuare a tensiunilor produse de sarcinile exterioare aplicate acestora. 2. Efectul tensiunilor internen general tensiunile reziduale au efect pozitiv asupra rezistenei la oboseal i coroziune, deoarece acestea ntrzie apariia fisurilor i propagarea lor, dar au i efect negativ deoarece reduc proprietile mecanice i performanele materialelor.Pentrumaterialeledeformabile, tensiunilerezidualepot accelerasauntrzianceputul deformrii plastice; deaceea efectul asupraruperii statice ductile este adesea micdeoarece deformaiile sunt mici i neimportante.Tensiunile reziduale pot crete sau scdea i este posibil s se cuantifice efectul lor asupra durabilitii folosind relaiile lui Gerber i Goodman. De aici se poate constata c, deoarece tensiunea rezidual de ntindere crete, tensiunea medie, amplitudinea tensiunii trebuie redus n condiiile n care durabilitatea nu este afectat. La o valoare mare a valorii medii, tensiunea rezidual de ntindere poate adesea declana ruperea de oboseal. Suprafeele libere sunt locul n care se poate iniia o fisur datorit oboselii. Asupra pieselor, se poate afirma c tensiunile reziduale pot avea urmtoarele efecte:a.Efecte mecaniceTensiunile interne pot conduce la deformarea pieselor i a instabilitii dimensionale. Se consider cazul unei bare de oel tras la rece n care se execut caneluri: dac o parte din bar ce coninetensiuni interneestendeprtat prinprelucrare, seelimindeasemenea i tensiunile interne care au existat n materialul ndeprtat. n urma acestei operaii echilibrul static al forelor i momentelor interneserupe, astfel cpentruastabili onoucondiiedeechilibru, corpul se distorsioneaz.Aceste deformri sunt foartesuprtoare atunci cndprelucrarea ulterioar a pieselor cere o precizie ridicat, aa cum sunt sculele i filierele.b. Efecte tehnologiceTensiunileinternepot influenacomportareamaterialului fadesarcinileaplicatedin exterior. Studiatcuatenie, influenalorsepoatefolosi laprocesetehnologicecomplexe. Se cunoaste autofretajulcare const n deformarea intenionat a materialului din zona interioar a cilindrilor cu perei groi peste limita de elasticitate a materialului, n aa fel nct n aceast zon se induc tensiuniinterne de compresiune, cnd cilindrul este nencrcat. La solicitrile externe, tensiunile interne de compresiune vor face s creasc limita de curgere, deci se mreste rezistena cilindrilor. Tehnologia se aplic la execuia evilor de tun precum i a vaselor de presiune.c. Efecte n exploatareLaformareafisurilor datoritcoroziunii subsarcin, unrol important l autensiunile interne alturi de sarcinile exterioare. Exemple de combinaii care produc fisuri datorit coroziunii sub sarcin sunt compuii amoniacului cu alama, a clorurilor cu oelurile austenitice inoxidabile i a unor aliaje de aluminiu susceptibile la mbtranire. n toate aceste cazuri, trebuie luate msuri pentru reducerea la minim a tensiunilor interne.3. Studiul apariiei tensiunilor interneNoiunea de tensiune intern, n accepiunea general, reprezint tensiunea existent ntr-un corp material, fr o cauz extern vizibil, altfel spus, n absena unor fore exterioare seciunii de deformareproduseasupraunui corpdectreunsistemdefore, i seopuneaciuneaforelor interioarederezisten, caresunt defapt tensiuniledereacie. DacforaexterioarFeste distribuit uniform pe suprafaa S,tensiunea p se definete prin relaia S F p / . n cazul general tensiunea p nu este constant, astfel c cea real va fi: SFpr lim , cnd0 > STensiunile se pot evidenia printr-o component normal i o component coninut n plan , numit component tangenial. sinSF i cos SF, unde unghiul este cel format dintre fora F i normala pe planul S.O clasificare sumar a tensiunilor are n vedere: locaia acestora la nivelul reelei cristaline, respectivmicrostructurii, natura efectului sub care se genereaz ca: mecanic, termic,structural; caracterul lor, adictensiunineindusei tensiuniinduseintenionat; operaiiledeprelucrarei fluxul tehnologic; mrimea tensiunilor, care poate fi acceptat pn la limita elastica corpului metalic solicitat, etc.n funcie de locaia care se manifest, tensiunile se mpart n patru categorii:- tensiuni de ordinul 1, macroscopice care cuprind zone extinse de ordinul moleculelor i mai mari, uneori ntreaga pies, fcnd abstracie de structura materialului, considerat a fi amorf i izotrop;-tensiunilede ordinul 2 datorate anizotropiei elastice ale reeleicristaline ntre pri cu orientri diferite;- tensiunile de ordin 3i 4la nivelul reelei cristaline, nvolume mici de ordinul dislocaiilor, ntre cristale i n interiorul cristalelor, respectiv ntre atomi i la scar subatomic.Eliminarea parial a tensiunilor de ordin 2, 3 i 4 pentru continuarea fluxului tehnologic de prelucrarefrpierderi, sefaceprindetensionare, operaiunefoartediversificatcarepoatefi realizat natural; termic; prin energii neconvenionale, etc. Tensiunile de ordin 1 nu pot fi eliminate prin detensionare.Cauzele principale care produc tensiunile interne pot fi grupate astfel:- tensiuni interne aprute n piese care au suferit rciri inegale n seciuni, n urma unor procese tehnologice de turnare; deformare plastic; sudare; tratamente termice;- tensiuni remanente, care provin n piese confecionate din materiale cu plasticitate diferit, dup ceaufost supuseunor solicitri elasto-plastice, deexemplu: baresolicitatelancovoieresau torsiune; tuburi i discuri; bandaje i role fretate, etc.-concentratori detensiunedatorittrecerii dintreseciunidiferite; unghiuri imuchii ascuite; inscripii cu muchii ascuite; racordri necorespunztoare;- tensiuni termice care au drept cauz variaii de temperaturi la nclzire i rcire; viteze diferite la nclzire i rcire; coeficieni de dilatare diferii; sisteme de dilatare mpiedicate, etc.- tensiuni produse la montaj i sisteme static nedeterminate.Prezena tensiunilor de ntindere duce la efecte nefavorabile de amplificare a efectului de oboseal, n timp ce tensiunile de compresiune sunt favorabile icombat efectul de oboseal.nmareparte, tensiunile sunt rezultatul construciei pieselor, cadimensiuni i formei ale proceselor tehnologice de prelucrare,adic se produc neintenionat, pentru eliminarea crora se folosesc n finalul fluxului de prelucrare, operaiuni de eliminare prin detensionare.Exist i multe situaii n care, tensiunile de o anumit natur, respectiv cele de compresiune, utile rezistenei la oboseal, sunt induse intenionat prin operaiuni specifice de tratamente termice sau termochimice, cazulroilor i bandajelor pentru locomotive i vagoane, care sufer pentru inducerea acestor tensiuni o operaie final de tratament termic de clire superficial, urmat de revenire nalt, sau cazul general al organelor de maini care prin tratamente de mbuntire sau termochimice rmn n suprafaa activ cu tensiuni de compresiune utile, cazul arborilor; roilor de angrenaj; sculele de achiat, etc.3.1. Tensiuni la nivelul reelei cristalineLa nivelul reelei cristaline, cristalele au numeroase abateri de la structura lor ideal, prin deplasri aleatomilor dinpoziiiledeechilibru, cumodifcri aledistanei dintreatomi i n distribuia sarcinilor electrice. Astfel de abateri de la structura perfect a unui cristal se numesc imperfeciuni sau defecte de structur, iar cristalele lor sunt cristale reale.Defectele de structur la nivelul reelei cristaline influeneaz negativ proprietile fizico-mecanice ale corpurilor. Cristalele ideale, care nu prezint astfel de imperfeciuni, nu se ntlnesc n practica industrial, ele se obin prin tehnici de preparare speciale neconvenionale. Pe de alt parte defectele reelei cristaline pot fi statice sau dinamice.Defectele statice produc deplasri ale atomilor, care n lipsa unor temperaturi ridicate de difuzie, se menin ndelungat i produc distrugeri n vecintate, cu modificarea distanei interatomice. Se mpart n defecte punctiforme cu locaie spaial, liniare i de suprafa.Defectele dinamice se manifest printr-o permanent vibraie termic n jurul atomilor sub forma undelorelastice. Vibraiiletermicesecuantific prin cuanta deenergiehw numit fonon. n procesul propagrii acestoradinexterior ctreinterior seciocnesci semprtieneregulat, cumulndu-se la valori energetice din ce n ce mai mari, cu mrirea amplitudinii de vibraie. Defectele dinamice, de menionat, nu produc distrugeri cu modificri n structura metalelor ca n cazul defectelor statice.nfigura3.1seprezintctevaimperfeciuni simplecaracteristicereelei cristalineale metalelor, de tipul vacanelor, atomi interstiiali, atomi de impuriti substiiale i atomi de impuriti interstiiali.a.b.c. d.Fig. 3.1. Imperfeciuni punctuale n reelele cristaline ale metalelor: a vacane; b atom interstiial; c atom de impuritate; d atom de impuritate interstiial.n figura 3.2 se arat tipurile de defecte complexe, de tipul coloniilor de vacane, colonie interstiial, clauster de vacane i clauster interstiial.Colonie de vacaneClauster de vacaneClauster de interstiiiColonie de interstiialiFig. 3.2. Tipuri de defecte complexeAstfel de defecte amplificate duc la apariia dislocaiilor, care pot fi marginale figura 3.3, elicoidale figura 3.4, liniare figura 3.5.a. b.Fig. 3.3. Dislocaie marginal: a cristal ideal; b cristal cu dislocaie marginalZonf r alunec ri ABB'CC'DDirecie de alunecareFig. 3.4. Dislocaie elicoidalFig. 3.5. Dislocaii liniare; a n care nu s-aprodus nici o alunecare; b n care s-a produs o alunecare sincron; c n care s-a produs o alunecare asincron.Zonf r alunec ri M MNNG BIL L IGGBBa bcBM NGILBDirec ia dealunecaren figura 3.6 se prezint microstructura unei reele de dislocaii ntr-un aliaj de aluminiu deformat plastic, la mrire 32500 : 1.Fig. 3.6. Microstructura unei reele de dislocaii ntr-un aliaj de aluminiu deformat plasticMrimea i direcia dealunecare nformarea dislocaiilor este definit prinvectorul Burgers. Dislocaiile sunt rareori n forma liniilor drepte, ele se produc ntre mai multe planuri i pot fi elicoidale ca n punctul A figura 3.7, sub form de curb sau bucl i marginale ca n punctul B.

Fig. 3.7. Direcia de alunecare n cazul unor dislocaii elicoidaleZonf r alunec ri Bucldedisloca ie Vectorul BurgersPlan de alunecareZoncualunec r iABb12Mai concret vectorul Burgerssedefinetecuajutorulcircuitului Burgers, carencazul dislocaiei marignale din figura 3.8, se obine astfel: se pleac de la nodul reelei O i se propag peste m distane interatomice n jos; apoi peste n distane la dreapta; alte distane m n sus i alte distane n n stnga, pentru nchiderea buclei.a. b.Fig. 3.8. Circuitul i vectorul Burgers al unei dislocaii marginale: a circuitul Burgers ntr-un cristal ideal; b circuitul Burgers ntr-un cristal care conine o dislocaie marginalOricedislocaieestensoit detensiuni elastice. Energiaelastic ELpeunitatede lungime a dislocaiilor marginale este egal cu: 012ln) 1 ( 4 rr b GEL , [1], iar energia pentru o dislocaie elicoidal: 012ln4 rr b GEe,unde:12G modul de elasticitate transversal;b vectorul Burgers; energia superficial;r1 raza exetrioar a corpului cilindric care conine dislocaia;r2 raza interioar a corpului cilindric care conine dislocaia. 3.2. Tensiuni provenite din procese tehnologice de prelucrare3.2.1. Tensiuni termice la piesele turnate Dac rcirea pieselor n timpul solidificrii s-ar face uniform, adic dac temperatura diverselor pri ale piesei ar fi aceeai n decursul operaiei i dac contracia piesei nu ar fi frnat de materialul formei, piesa s-ar solidifica fr tensiuni. n realitate piesele nu se rcesc uniform, n sensul c prile cu seciuni mai mici i mai ndeprtate de punctul de atac al metalului lichid n form, se rcesc mai repede i ajung n stare plastic cu deformaii elastice.n final n piese, dup turnare, apar tensiuni termicei tensiuni fazice de structur, datorit faptului c seciunile subiri se rcesc mai repede dect cele cu seciuni groase, de la austenit la ferito perlit.Apar de asemenea i tensiuni de contracie, datorit formelor i miezurilor care mpiedic contracia liber a piesei.Tensiuniletermicei tensiunilefazicestructuralesunt remanentenpiesentimpce tensiunile de contracie dispar dup turnare.n figura 3.9 se arat evoluia rcirii i solidificrii n funcie de temperatur a dou bare cu seciune diferit, care la nceput i la sfrit au temperaturile egale, ns n timp temperatura lor de rcire solidificare este diferit. Fig. 3.9. Evoluia rcirii i solidificrii n funcie de temperatur a dou bare cu seciune diferitTimpulTemperaturatk12Dac se noteaz cu tk, intervalul de temperatur, la care metalul trece din stare plastic n stare elastic, se observ c barele trec prin acest interval la temperaturi diferite. Astfel, pn la timpul 1ambele bare se afl n stare plastic iar n intervalul2 > ambele se gsesc n stare plastic, ns n intervalul 2 1 <