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VIBRODISTENSIONE per eliminare le tensioni residue - L'alternativa alla ricottura in forno che abbatte i costi energetici e le emissioni inquinanti

19-07-2022

VIBRODISTENSIONE per eliminare le tensioni residue - L'alternativa alla ricottura in forno che abbatte i costi energetici e le emissioni inquinanti

Cosa è la vibrodistensione?

Il termine Vibration-Stress-Relief (VSR) identifica un metodo metallo-fisico di stabilizzazione dimensionale di un componente o struttura metallica mediante vibrazioni forzate.

In uso sin dagli anni ‘60 negli  USA, il metodo di distensione mediante vibrazioni forzate consiste nel far vibrare il pezzo da stabilizzare, per un determinato periodo di tempo e a determinate frequenze di risonanza, grazie ad un motovibratore a masse eccentriche variabili.

A cosa serve la vibrodistensione?

Riduzione delle tensioni residue che si manifestano in ogni manufatto che subisca

  • lavorazioni meccaniche,
  • saldature,
  • processi chimici o metallurgici.

I rischi legati alla presenza di tensioni residue:

  • Distorsioni in seguito a lavorazioni di macchina e fresa
  • Distorsioni ritardate
  • Rotture a fatica anticipate nel tempo
  1. Che cosa sono le tensioni residue e cosa si intende per la distensione di queste tensioni?

Lo stress residuo è la pressione interna che viene trattenuta dal metallo dopo una sollecitazione meccanica o termica, una volta che la sorgente di tale sollecitazione è stata rimossa. La fonte di sollecitazione residua nel metallo può essere meccanica (cambiamento forzato della forma dei grani) o termica (repentino calo di temperatura). Le tensioni residue e, in particolare, lo stress indotto termicamente, causano sul componente metallico tre tipi di problemi:

  • distorsioni a seguito di lavorazione o rettifica,
  • aumento della corrosione
  • guasti prematuri per fatica.

La distensione delle tensioni residue neutralizza lo stress indotto termicamente riducendo/eliminando così i problemi prima elencati. Non è necessario modificare le proprietà meccaniche del materiale o la struttura del grano per ottenere la distensione delle tensioni residue indotte termicamente.

  1. Quanto dura un singolo ciclo di distensione mediante vibrazioni meccaniche?

Il tempo di ciclo di un singolo trattamento varia dai 25 minuti ad 1 ora. Per la completa distensione di un componente possono essere necessari più cicli di vibrodistensione a seconda del peso, delle dimensioni e della geometria del componente stesso.

 

  1. Ci sono limitazioni di peso e dimensioni per il trattamento di vibrodistensione?

Non c’è nessuna limitazione di peso o di dimensioni per quanto riguarda i componenti che possono essere vibrodistesi. Per componenti molto piccoli e leggeri o per componenti molto pesanti sarà necessario prevedere determinati accorgimenti tecnici per rendere eseguibile il trattamento.

 

  1. Ci sono limitazioni relative alla tipologia e natura del componente per la fattibilità del trattamento di vibrodistensione?

Il processo di vibrodistensione non è efficacie su componenti dove sono dominanti le tensioni residue indotte meccanicamente (come ad esempio nei laminati a freddo). Non è particolarmente indicato per componenti saldati a laser, con fascio di elettroni o saldati a punti.

Non è compatibile con applicazioni che richiedono l’alterazione delle proprietà del metallo stesso.

 

  1. Cosa succede all’interno del componente sottoposto a vibrodistensione?

Le vibrazioni indotte eccitano il metallo così da farlo oscillare ad un livello di energia superiore al normale. Quando questo avviene, le aree con una elevata concentrazione di tensioni utilizzano l’energia addizionale apportata dalla vibrazione per ridistribuire le tensioni nelle aree con minor concentrazione di queste ultime; effettuando questo bilanciamento, viene ridotto/eliminato lo stato di stress complessivo nel componente.

 

  1. La vibrodistensione può essere effettuata durante la fase di saldatura? Con quali vantaggi?

Sì, la vibrodistensione può essere utilizzata durante la fase di saldatura con i seguenti benefici:

  • Prevenire il 50÷90% delle normali distorsioni dovute alla saldatura
  • Prevenire il 50÷90% delle rotture dovute alla saldatura
  • Aumentare la velocità di saldatura
  • Ridurre il preriscaldo del componente
  • Ridurre la porosità della saldatura

Nota: le vibrazioni in questo caso sono così dolci da non disturbare minimamente l’operatore durante la fase di saldatura.

 

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