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VIBRATORY-STRESS-RELIEF (VSR)


PROCESSO VIBRATORY-STRESS-RELIEF (VSR)
STABILIZZARE TRAMITE VIBRAZIONI PER PREVENIRE DEFORMAZIONI DURANTE LE  LAVORAZIONI MECCANICHE

Processo Vibratory-Stress-Relief (VSR): questa terminologia complessa identifica un metodo metallo-fisico idoneo alla stabilizzazione dimensionale di un componente o struttura metallica che successivamente deve subire delle lavorazione.

In uso sin dagli anni sessanta negli  USA, il metodo di distensione mediante vibrazioni forzate consiste nel far vibrare il pezzo da trattare, per un determinato periodo di tempo, a frequenze di risonanza rilevate dal sistema  e attivate da un vibratore a masse eccentriche variabili.

Una possibile definizione di tensioni residue:

“Dato un corpo in condizioni di equilibrio termico e non soggetto a sollecitazioni meccaniche esterne, si definiscono
tensioni residue tutte quelle tensioni presenti all’interno del corpo indipendentemente dalla condizione di equilibrio con l’ambiente circostante”.

 

TENSIONI RESIDUE O “LOCK-IN STRESS” esistenti all’interno di strutture metalliche composte elettrosaldate e componenti meccanici

Il fenomeno delle tensioni residue riguarda praticamente tutti i materiali tecnici e si manifesta su ogni manufatto che subisca una lavorazione meccanica, un trattamento termico, un processo chimico o metallurgico.

Queste tensioni sono in grado di influire pesantemente sulle prestazioni dei componenti sia in senso migliorativo sia in senso peggiorativo.

All’interno delle strutture metalliche composte, le tensioni residue, quando si manifestano, costituiscono una fonte di sollecitazione aggiuntiva a quelle applicate esternamente al corpo.

 

METODI PER RAGGIUNGERE LA STABILITA’ DIMENSIONALE

IERI

  • ricorso a martelli di legno per neutralizzare le eventuali deformazioni
  • esposizione all’aria aperta: sfruttando il ciclo della temperatura giorno/notte/anno tale soluzione consentiva, secondo l’opinione generale,  di ottenere pezzi con poche deformazioni. Il metodo è utilizzato ancora oggi, nonostante l’elevato costo di magazzinaggio: fino a due anni di immobilizzo.
  • metodo cosiddetto “di fonderia”: consistente nell’induzione di una violenta vibrazione a risonanza naturale ottenuta facendo cadere i pezzi lavorati da una gru in un box di sabbia, tale accorgimento consentiva di prevenire l’insorgere di deformazioni durante le successive lavorazioni
  • trattamento termico in forno: metodologia specifica consolidata, permette di contenere le deformazioni, consentendo il rispetto delle tolleranze di lavorazione previste nel progetto di costruzione. La riduzione dello stress tramite trattamento termico è il procedimento che, ai nostri giorni, viene applicato nella maggior parte dei casi, nonostante il costo elevato. Se correttamente applicato, questo metodo si segnala per la sua alta affidabilità. Nei casi di trattamenti con errori procedurali, come un troppo rapido raffreddamento o la mancanza di un costante controllo della temperatura, si possono ottenere risultati opposti, generando tensioni aggiuntive come variazioni strutturali o dislocazioni. Questo metodo inoltre può dar luogo a fenomeni di ossidazione delle superfici, a meno che non vengano poste in atto misure particolari come il trattamento sottovuoto o in atmosfera inerte.

Nel caso specifico di adozione del trattamento termico, vanno comunque considerati alcuni parametri di costo fondamentali:

  • energia termica,
  • costi di trasporto (magari speciale),
  • costi di movimentazione,
  • costi per una eventuale raddrizzatura,
  • ossidazione,
  • costi relativi al tempo di fermo macchina (non trascurabili!).

OGGI

  • distensione mediante vibrazioni forzate, in uso sin dagli anni sessanta negli  USA, consiste nel far vibrare per un determinato periodo di tempo il pezzo da trattare a frequenze di risonanza rilevate dal software di analisi dell’unità centrale e attivate da un vibratore a masse eccentriche variabili regolabili.
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