Determinacion de tensiones residuales en válvulas de motores de combustión interna

Abstract

Los gradientes térmicos que se presentan durante el servicio de ciertos componentes de máquinas térmicas alcanzan en ocasiones magnitud suficiente como para generar deformaciones inelásticas que influyen sobre el estado tensional en condiciones de servicio, y se manifiestan como tensiones residuales al enfriar las piezas hasta temperatura ambiente. Una situación similar se presenta en piezas que son sometidas a tratamientos térmicos o fusión y solidificación localizados, tales como soldadura, aportes de metal fundido, temple por inducción, etc. Para determinar el estado tensional efectivo y la aptitud de la pieza para el servicio, es imprescindible conocer la magnitud de estas deformaciones inelásticas y sus tensiones residuales asociadas. Algunas de las técnicas experimentales disponibles en la actualidad (Difracción de Rayos X o neutrones, Ruido de Barkhäusen) solo brindan información respecto del estado tensional en la superficie de las piezas. Otras, tales como las rosetas de galgas extensométricas, no pueden ser aplicadas con precisión en piezas de forma complicada. En este trabajo se presenta una metodología de remoción de capas para determinar tensiones residuales en piezas axisimétricas utilizando instrumental de metrología dimensional de uso corriente en la industria de autopartes, en conjunto con técnicas de cálculo numérico. Como caso de aplicación, se describe el análisis de tensiones efectivas durante el servicio de una válvula de un motor de combustión interna, evaluando previamente las tensiones residuales de origen térmico.