잔류응력 정의, 제거하는 방법

잔류응력(Residual Stress)은 외부 하중이 제거된 상태에서도 재료 내부에 남아 있는 응력을 의미합니다. 이는 제조 과정에서 발생하는 열적, 기계적 요인에 의해 형성되며, 재료의 성능과 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 잔류응력은 거시적(Macro) 잔류응력과 미시적(Micro) 잔류응력으로 나뉘며, 각각 재료의 전체 구조와 미세 구조에 영향을 미칩니다.

 

잔류응력의 발생 원인

잔류응력은 주로 다음과 같은 과정에서 발생합니다:

1. 열적 요인: 용접, 주조, 열처리 과정에서의 불균일한 가열 및 냉각.
2. 기계적 요인: 소성 변형, 가공 공정(밀링, 단조 등)에서의 응력 집중.
3. 표면 처리: 쇼트 피닝, 샌드 블라스팅 등으로 인한 표면 압축 응력.

 

잔류응력 측정 - 잔류 응력 측정 정의와 방식

잔류응력 측정 - 잔류 응력 측정 정의와 방식

 

잔류응력의 제거 방법

잔류응력을 제거하거나 완화하기 위해 다양한 방법이 사용됩니다:

1. 열처리(Stress Relief Annealing):
   • 재료를 특정 온도로 가열한 후 서서히 냉각하여 응력을 완화합니다.
   • 노내 풀림법과 국부 풀림법이 대표적입니다.
2. 기계적 방법:
   • 소성 변형을 유도하여 잔류응력을 제거합니다.
   • 예: 피닝법(해머 피닝, 쇼트 피닝 등)을 통해 표면에 소성 변형을 가하여 응력을 완화.
3. 저온 응력 완화법:
   • 용접 부위를 낮은 온도로 가열한 후 서냉하여 응력을 줄이는 방법입니다.
4. 폭발 방법:
   • 폭발 충격파를 이용하여 잔류응력을 제거하며, 주로 대형 구조물에 사용됩니다.
5. 초음파 방법:
   • 초음파를 이용해 비파괴적으로 잔류응력을 완화하는 기술입니다.

 

잔류응력은 재료의 피로 수명과 안정성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 적절한 제거 방법을 선택하여 잔류응력을 관리하면, 재료의 성능을 향상시키고 안전성을 확보할 수 있습니다. 이를 통해 산업 현장에서의 효율성과 품질을 높일 수 있습니다.