lepojännitteitä

Lepojännitteet ovat materiaalin sisäisiä jännitteitä, jotka säilyvät ilman ulkoisia kuormia. Ne syntyvät, kun materiaali käsitellään tai jäähdytetään siten, että sen sisäiset etäisyydet eivät saavuta tasapainoa ulkoisten rajoitteiden puuttuessa. Tyypillisiä syntysyitä ovat lämpötilagradientit valmistusprosesseissa (esimerkiksi hitsaus, hitsaussaumat, nopeasti tapahtuva jäähdytys, muotoilut), plastinen muodonmuutos rajoittuneissa ympäristöissä sekä faasimuutokset tai epäjatkuvuudet rakenteessa.

Lepojännitteet voidaan mitata ja kartoittaa useilla menetelmillä. Pintajännitteet määritetään usein röntgendiffraktiolla (XRD), kun taas sisäiset jännitteet voidaan arvioida neutronidiffraction- tai diffraktiomittauksin. Käytössä ovat myös reiän poraus (hole-drilling) ja renkaan keskitys (ring-core) -menetelmät sekä kolmiulotteisen jännityskartan tuottava kontuurimetodi. Määrittelyä pallotellaan edelleen ultrasonografialla ja muilla välineillä, mutta rintamyö- tai kallistamismittaukset voivat vaatia kokonaistason analyysiä.

Vaikutukset ja merkitys vaihtelevat: lepojännitteet voivat aiheuttaa kappaleen muodonmuutoksia, mittojen poikkeamia tai ennenaikaista väsymistä ja syöpymistä. Toisaalta pinnalliset kompressiiviset lepojännitteet voivat parantaa väsymiskestävyyttä estämällä halkeamien kehittymistä. Väliin jäävät jännitteet voivat altistaa materiaalin muodonmuutoksille alhaisten kuormitustenkin alla.

Hallinta ja vähentäminen tapahtuvat esimerkiksi lämpökäsittelyllä (stress relief annealing), jolloin jännityksiä vapautetaan kontrolloidusta lämmöstä ja jäähdytyksestä. Myös mekaanisia pintakäsittelyjä kuten shot peening tai laserpeeningia käytetään lujuuden lisäämiseen pinnalla. Suunnittelussa residualjännitteitä voidaan huomioida ja minimoida esimerkiksi muokkaamalla prosesseja tai käyttämällä jäähdytyksen hallintaa.