ترکهایی که در حین عملیات سنگزنی رخ میدهند ممکن است ناشی از چندین علت بالقوه باشند:
قطعه کار دارای تنشهای پسماند سطحی است که از حد شکست آن فراتر میرود؛ به طور خاص، فرآیندهای ماشینکاری، سنگزنی یا عملیات حرارتی قبلی، تنشهای مکانیکی و حرارتی پسماندی را در لایه سطحی به جا گذاشتهاند. در حین سنگزنی، حذف ماده سطحی خاصی که این تعادل تنش ظریف را حفظ میکرد، باعث میشود تنشهای پسماند باقی مانده از استحکام ماده قطعه کار فراتر رود و در نتیجه منجر به ترکهای سنگزنی شود.
در میان تمام عوامل مؤثر، ایجاد ترکهایی که مستقیماً توسط خود فرآیند سنگزنی ایجاد میشوند، هسته اصلی مشکل را تشکیل میدهند. مهمترین مسئله، تنش ناشی از گرمای سنگزنی است. به دلیل گرمای تولید شده در حین سنگزنی، دمای موضعی روی سطح قطعه کار به سرعت افزایش مییابد؛ این ناحیه موضعی به طور مؤثر تحت فرآیند تمپرینگ یا سایر اشکال تغییر حرارتی قرار میگیرد. در نتیجه، تغییرات ساختاری در ماده - همراه با انقباض سطح - سطح را در معرض تنشهای کششی قرار میدهد و در نهایت منجر به تشکیل ترکها میشود.
اندازهگیری تنش پسماند پس از سنگزنی - که با تغییر نرخ پیشروی چرخ سنگزنی انجام شد - موارد زیر را نشان میدهد:
۱. هرچه نرخ پیشروی چرخ سنگزنی بیشتر باشد، عمق نفوذ تنشهای پسماند بیشتر است.
۲. در حالی که تنشهای پسماند سطحی به صورت تنشهای کششی در جهت سنگزنی ظاهر میشوند، میتوانند همزمان به صورت تنشهای فشاری در جهت عمود بر مسیر سنگزنی نیز ظاهر شوند؛ علاوه بر این، با نفوذ عمیقتر به ماده، مقدار این تنشها به سرعت کاهش مییابد.
۳. هنگام تحلیل تنشهای اعمالشده در هر دو جهت سنگزنی و عمود بر آن، حالت تنش در ابتدا به صورت تنش فشاری ظاهر میشود و سپس به طور ناگهانی به تنش کششی همسو با جهت سنگزنی تغییر میکند. پس از رسیدن به حداکثر مقدار خود، تنش به تدریج کاهش مییابد و در نهایت به یک تنش فشاری جزئی تبدیل میشود.
رابطه بین نرخ پیشروی چرخ سنگزنی و تنش پسماند:
۱. تنش کششی با افزایش نیروی پیشروی چرخ سنگزنی به تدریج افزایش مییابد و به تدریج به استحکام کششی نهایی ماده قطعه کار نزدیک میشود. هنگامی که تنش پسماند از استحکام کششی ماده بیشتر شود، ترک خوردگی رخ میدهد.
۲. تنش فشاری تغییرات قابل توجهی را نشان نمیدهد. اگرچه مقایسه مستقیم بین مطالعات مختلف به دلیل تغییرات در مقیاسهای اندازهگیری و شرایط آزمایشگاهی دشوار است، اما یک مشاهده ثابت این است که تنش کششی پسماند زمانی به حداکثر مقدار خود میرسد که عمق برش (برش برگشتی) روی ۰.۰۵ میلیمتر تنظیم شود. حتی اگر عمق برش بیشتر افزایش یابد، مقدار تنش کششی پسماند فراتر از این نقطه افزایش قابل توجهی نمییابد. این پدیده عموماً به ریزش دانههای ساینده در طول فرآیند سنگزنی نسبت داده میشود.
