La contrainte résiduelle est un état de contrainte instable qui existe dans les matériaux en alliage de titane et les composants structurels après soudage ou traitement mécanique. Lorsque le produit est soumis à des forces externes, la contrainte appliquée interagit avec la contrainte résiduelle, provoquant une déformation plastique à certaines positions locales et une redistribution des contraintes internes. Une fois la force externe supprimée, l’objet entier subit une déformation. Les contraintes résiduelles affectent considérablement la résistance à la fatigue, la résistance statique et la résistance à la corrosion de la pièce, entraînant des défauts de fabrication tels que la déformation et la fissuration, réduisant ainsi la durée de vie des pièces. De plus, les contraintes résiduelles sont un facteur majeur influençant la stabilité dimensionnelle des pièces.
Actuellement, les méthodes traditionnelles de mesure des contraintes résiduelles peuvent être classées en méthodes de mesure du relâchement mécanique et méthodes de mesure non-destructives. Les méthodes de mesure de la libération mécanique consistent à séparer ou à découper le composant présentant une contrainte résiduelle de la pièce structurelle pour relâcher la contrainte, puis à mesurer les changements de déformation pour déterminer la contrainte résiduelle. Bien que cette méthode provoque certains dommages ou destructions de la pièce, elle présente une précision de mesure élevée, une théorie bien développée et une technologie mature, et est encore largement utilisée. Elle comprend principalement la méthode de forage, la méthode de noyau annulaire et la méthode de coupe segmentée, parmi lesquelles la méthode de trou borgne peu profond provoque le moins de dommages. Les méthodes de mesure non destructives, également connues sous le nom de méthodes de détection physique, comprennent la méthode des rayons X-, la méthode de diffraction des rayons X-, la méthode de diffraction des neutrons, la méthode de microscopie acoustique électronique à balayage, la méthode d'interférométrie électronique à motif de speckle, la méthode par ultrasons et la méthode magnétique, etc. Ces méthodes n'endommagent pas l'éprouvette, mais elles sont coûteuses et nécessitent un équipement coûteux. Parmi elles, la méthode aux rayons X- et la méthode aux ultrasons sont relativement matures. La méthode aux rayons X-est précise et fiable et peut être répétée au point de mesure d'origine. Il est plus efficace lorsque la contrainte change brusquement dans une petite plage. La mesure des contraintes par ultrasons est basée sur la théorie de l'acoustoélasticité et utilise le phénomène de biréfringence acoustique dans les matériaux soumis à des contraintes. En l’absence de contrainte, la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans un corps élastique isotrope est différente de celle sous contrainte. La relation entre la vitesse des ondes ultrasonores et la contrainte est utilisée pour mesurer la contrainte résiduelle.
L'entreprise utilise la méthode des rayons X-pour détecter les contraintes résiduelles dans les soudures des composants structurels soudés en alliage de titane destinés aux équipements marins. La contrainte résiduelle au niveau de la position de soudure à l'état tel-soudé est de 200 MPa, et après un traitement thermique de soulagement des contraintes de 600 degrés/2 h, la contrainte résiduelle est de 90 MPa, démontrant un effet significatif dans l'élimination des contraintes résiduelles.
