ในโลกของวิศวกรรมเครื่องกลและโลหะการ การเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่าง Residual Stress (ความเค้นตกค้าง) และ Fatigue (ความล้า) คือความแตกต่างระหว่างความสำเร็จและความเสียหายของชิ้นงาน บทความนี้จะเจาะลึกถึงวิธีการเชื่อมโยงทั้งสองปัจจัยนี้เพื่อการออกแบบที่มีประสิทธิภาพ
Residual Stress คืออะไร และส่งผลต่อความล้าอย่างไร?
Residual Stress คือความเค้นที่ยังคงค้างอยู่ในวัสดุแม้ว่าจะไม่มีแรงภายนอกมากระทำ ซึ่งเกิดขึ้นได้จากกระบวนการผลิต เช่น การเชื่อม (Welding) หรือการปรับปรุงผิว (Surface Treatment) โดยเราสามารถแบ่งผลกระทบออกเป็นสองด้าน:
- Compressive Residual Stress (ความเค้นกด): ช่วยต้านทานการขยายตัวของรอยแตก (Crack Growth) เพิ่มอายุความล้า
- Tensile Residual Stress (ความเค้นดึง): เร่งการเกิดรอยแตกและลดความทนทานต่อความล้าสะสม
ขั้นตอนการเชื่อมโยงความเค้นตกค้างกับความล้าสะสม
เพื่อให้เห็นภาพชัดเจน เราสามารถวิเคราะห์ความสัมพันธ์ผ่านสมการและกราฟ S-N Curve โดยใช้หลักการดังนี้:
1. การปรับปรุง Mean Stress (Mean Stress Correction)
เรามักใช้แบบจำลองของ Goodman หรือ Gerber ในการคำนวณ โดยพิจารณาว่า Residual Stress ทำหน้าที่เป็น "Mean Stress" ที่คงที่ในระบบ
2. การคำนวณด้วย Superposition Principle
การนำความเค้นจากการใช้งาน (Applied Stress) มาบวกรวมกับ Residual Stress เพื่อหาค่า Stress Intensity Factor ($K$) ที่แท้จริง ณ ปลายรอยแตก
บทสรุป
การเชื่อมโยง Residual Stress กับความล้าสะสม ไม่ใช่เพียงการคำนวณทางคณิตศาสตร์ แต่เป็นการเพิ่มความปลอดภัยเชิงวิศวกรรม การเลือกใช้เทคนิคอย่าง Shot Peening เพื่อสร้างความเค้นกดที่ผิว จึงเป็นวิธีที่นิยมมากที่สุดในการเพิ่ม Fatigue Life ของชิ้นส่วนโลหะ
1.jpg)
