Determinación de tensiones residuales en válvulas de motores de combustión interna

• Autores: César Luengo, José M. Risso, Alberto Cardona
• Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 18, Nº 1, 2014, págs. 133-143
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Residual stresses measurement in engine valves
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• Resumen
  • español

    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 tensione s 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 me tal fundido, temple por in- ducción, etc. Para determinar el estado tensional efecti vo y la aptitud de la pieza pa ra el servicio, es impre- scindible conocer la magnitud de es tas deformaciones inelásticas y sus te nsiones residuales asociadas. Algunas de las técnicas experimentales dis ponibles en la actualidad (Difracción de Rayos X o neutrones, Ruido de Barkhäusen) solo brindan información respecto del estado te nsional en la superficie de las piezas. Otras, tales como las rosetas de galgas extensométricas, no pueden ser aplicadas con precisión en piezas de forma compli- cada. En este trabajo se presenta una metodología de remoción de capas para determinar tensiones residuales en piezas axisimétricas ut ilizando instrumental de metrol ogía dimensional de uso corrien te en la industria de au- topartes, en conjunto con técnicas de cálculo numérico. Como caso de aplicación, se describe el análisis de ten- siones efectivas durante el servicio de una válvula de un motor de co mbustión interna, evaluando previamente las tensiones residuales de origen térmico.

  • English

    Engine components can develop important therma l gradients during service, producing high inelas- tic strains that modify the stress state and induce re sidual stresses when the components are cooled down to room temperature. A similar process is developed in co mponents subjected to heat treatment or to localized melting and solidification, such as dur ing induction heating for tempering, we lding, brazing, etc.In order to ob- tain the real stress state, and to asse ss the capability of the components to sustain loads, it is mandatory to de- termine the magnitude of the inelastic strains and the resulting residual stre sses. Experimental methods such as X-ray or neutron diffraction and Barkhäusen noise, give in formation only for residual stresses in a thin superfi- cial layer. Other methods, such as st rain-gauges rosettes, require cannot be applied with confidence in parts with complicated shapes. In this work, a layer-removal methodol ogy is presented to determ ine residual stresses in ax- isymmetric components. This method requires measurem ent instruments commonly used by engine component manufacturers, combined with analysis by numerical methods. An application case is presented in order to de- termine the residual stresses at room temperature and the effective stresses, in an internal combustion engine valve during its service.