El método de la ranura anular (Ring Coring) es un método mecánico considerado semidestructivo para medir las tensiones residuales con el uso de rosetas extensométricas. El método permite una elevada profundidad de análisis de los esfuerzos residuales (hasta 5 mm) con una de las mejores relaciones entre coste y profundidad de investigación.
El método de la ranura anular consiste en realizar una ranura alrededor de una roseta extensométrica con 3 rejillas superpuestas utilizando un motor eléctrico específico para la perforación. El proceso de perforación se realiza con posteriores aumentos de profundidad: al final de cada etapa de perforación, las deformaciones relajadas se adquieren por un amplificador digital extensométrico exclusivo. Una vez que todas las curvas de deformación han sido adquiridas, los datos se procesan para evaluar la tensión residual presente originalmente en la pieza.
La dimensión de la ranura es de unos 18 mm x 14 mm (diámetro exterior e interior) con una profundidad típica comprendida entre 4 y 5 mm. El método permite asimismo el cálculo de las tensiones residuales uniformes y no uniformes en el espesor de la investigación.
Este tipo de medida presenta algunas ventajas importantes respecto a otras técnicas con extensómetros para medir las tensiones residuales: en primer lugar, el método de la ranura anular, en igualdad de campo de esfuerzo residual, produce una señal de deformación más grande (unas 3-4 veces superior al método del agujero ciego), y por este motivo garantiza una mayor precisión en las mediciones de las deformaciones. Asimismo, el método posee una sensibilidad inferior al error de excentricidad.
El método extensométrico de la ranura anular no ha sido normalizado todavía a nivel internacional; sin embargo, existen varios procedimientos reconocidos para aplicaciones industriales específicas (como el método KWU) para evaluar las tensiones residuales (principalmente en grandes partes forjadas). En estos componentes, la presencia de una pequeña ranura en la superficie de la pieza (que puede sacarse o no más tarde mediante procesos de extracción de virutas) no modifica la integridad ni la funcionalidad de la parte mecánica.
Además, por analogía con el método del agujero ciego, existen en literatura varios artículos científicos y actividades de investigación experimental concernientes a la evaluación de las tensiones residuales mediante el método de la ranura anular utilizando varias estrategias de cálculo. En concreto, es posible evaluar los campos de tensiones residuales no uniformes utilizando el método integral: en este caso, gracias a la colaboración con las universidades de todo el mundo más reputadas en el tema, han sido valoradas, con métodos de los elementos finitos (FEM), matrices de coeficientes numéricos específicos para determinar los esfuerzos residuales.
Con muchos años de experiencia en el campo de las mediciones extensométricas, su competencia en el campo del diseño mecánico y del desarrollo de softwares, SINT Technology ha desarrollado y patentado un sistema totalmente automatizado (MTS3000-RingCore) para medir las tensiones residuales con el método de la ranura anular.
Gracias a su diseño renovado, el dispositivo MTS3000-RingCore puede utilizarse tanto para mediciones de laboratorio como para actividades en terreno y permite realizar medidas rápidas, sencillas y fiables de tensiones residuales. Por tanto, el uso de esta tecnología y además la presencia de ingenieros expertos garantiza el logro de mejores resultados para las más variadas exigencias. Los ingenieros de SINT Technology garantizan tanto experiencia como competencia en la medición de las tensiones residuales gracias a su profundo conocimiento técnico del sistema MTS3000-RingCore, ya que están involucrados directamente en la gestión del proceso de producción, ensamblaje, calibración y ensayo final del instrumento.
Estudios bibliográficos en profundidad y publicaciones científicas
- Barsanti, M., Beghini, M., Santus, C., Benincasa, A., & Bertelli, L. (2018). Integral method coefficients for the ring-core technique to evaluate non-uniform residual stresses. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 53(4), 210–224. https://doi.org/10.1177/0309324718760438
- Schajer GS, Whitehead PS. Hole-drilling and ring coring. In: Schajer GS, editor. Chapter 2 in Practical Residual Stress Measurement Methods. Chichester, UK: Wiley; 2013. pp. 29-64
- Ajovalasit, A., Petrucci, G., Zucarello, B. “Determination of Nonuniform Residual Stresses Using the Ring-Core Method”, Journal of Engineering Materials and Technology, Volume 118, Issue 2, pp 224-228, 1996.
- Zuccarello, B. “Optimization of depth increment distribution in the ring-core method”, Journal of Strain Analysis for Engineering Design, Volume 31, Number 4, pp 251-258, 1996.
- Zuccarello, B., Menda, F. & Scafidi, M. Error and Uncertainty Analysis of Non-Uniform Residual Stress Evaluation by Using the Ring-Core Method. Exp Mech 56, 1531–1546 (2016). https://doi.org/10.1007/s11340-016-0150-5
- Valentini E, Benincasa A, Bertelli L (2011) An automatic system for measuring residual stresses by Ring-core method, Italian stress analysis association, 40th National Congress, University of Palermo