Остаточные напряжения являются одним из наиболее важных факторов, влияющих на механические свойства деталей. Необходимо снизить вредное остаточное напряжение и спрогнозировать тенденцию распределения и величину остаточного напряжения. В этой статьенеразрушающий контрольвнедрен метод остаточного стресс-тестирования.

1 Ультразвуковой метод

Ультразвуковой метод основан на характеристиках распространения ультразвуковых волн внутри материала, то есть растягивающее напряжение приводит к увеличению времени распространения звуковых волн и замедлению скорости звука, а сжимающее напряжение противоположно, а напряжение измеряется эффектом акустического двойного лучепреломления, вызванным напряжением. Изменение скорости звука, вызванное изменением напряжения, очень мало: 100 МПа вызывает изменение скорости звука всего на 0,1%. Критическая преломленная продольная волна (LCR) — это преломленная продольная волна с углом преломления 90 градусов, которая наиболее чувствительна к напряжению и наиболее широко используется. Метод расчета напряжения волны LCR заключается в следующем:

Способность проникновения ультразвука высока, остаточное напряжение внутри компонента и стола можно обнаружить неразрушающим способом, а прибор для ультразвукового контроля легко переносить и можно использовать для измерений на открытом воздухе и на месте. Однако ультразвуковой метод требует проведения калибровочного эксперимента при измерении напряжения, и на него влияет изменение толщины слоя акустической связи между датчиком и компонентом, структура материала компонента и температура окружающей среды.

2 Рентгенографический метод

Рентгеновский метод был предложен российскими учеными в 1929 году. После многих лет разработки теоретические и практические методы измерений стали относительно зрелыми, и в настоящее время это наиболее широко используемый метод неразрушающего испытания на остаточное напряжение.

(1)Принцип

Измерение остаточного напряжения методом рентгеновской дифракции основано на теории рентгеновской дифракции. Когда рентгеновский луч с длиной волны λ светится на поверхность кристалла, он получает гребень отраженного рентгеновского излучения под определенным углом (2θ), что является явлениемДифракция рентгеновского излучения.Среди них угол дифракции 2θ, длина волны рентгеновских лучей λ и расстояние d дифракционной кристаллической плоскости соответствуют знаменитому закону Брэгга: 2dsinƟ=nλ.

Где K - упругая постоянная, при выборе длины волны входящего луча (определенно λ) путем измерения угла дифракции θ расстояние между гранями кристалла после напряжения можно получить из уравнения Брэгга, а затем соответствующее можно получить значение остаточного напряжения. Здесь следует отметить, что, поскольку кристалл анизотропен, упругая постоянная K отличается от модуля упругости E в макроскопическом смысле, и упругую постоянную K необходимо рассчитывать в соответствии с выбранной дифракционной плоскостью кристалла.

В 1961 году немецкий ученый Машераух объединил теорию упругости и уравнение Брэгга, чтобы предложить метод sin2ψ для измерения двумерного остаточного напряжения:

В соответствии с геометрическим соотношением между плоскостью ψ и плоскостью сканирования 2θ гониометра его можно разделить на два метода испытаний: метод совместного наклона и метод бокового наклона для точного определения поверхностного напряжения заготовки.

3 Метод нейтронной дифракции

Метод дифракции нейтронов аналогичен методу дифракции рентгеновских лучей, но глубина проникновения нейтронов больше, поэтому он может обнаружить распределение остаточных напряжений внутри сыпучего материала (порядка сантиметров). Точность пика дифракции нейтронов составляет зависит от интенсивности дифракции, которая в основном зависит от времени испытания при определенных условиях, таких как мощность реактора,дифракционный кристаллповерхность и калибровочный объем.

4 Магнитный метод

В настоящее время используются два магнитных метода: метод магнитного шума и метод магнитной деформации. Основной принцип измерения магнитного шума заключается в использовании магнитострикционного эффекта ферромагнитных веществ. Напряжение вызовет изменение расстояния между доменными стенками ферромагнитного материала, что повлияет на силу сигнала, излучаемого Баркгаузеном. Метод магнитной деформации заключается в использовании магнитной анизотропии материала для измерения напряжения. При возникновении напряжения проницаемость соответственно изменится. В ходе измерения будет меняться магнитное сопротивление магнитной петли, образованной датчиком и поверхностью материала, а затем изменится магнитный поток магнитной петли, как показано на рисунке 5.

Метод магнитной деформации не позволяет измерить большие остаточные напряжения (более 300 МПа), а связь между напряжением и проницаемостью нелинейна. Магнитный метод имеет небольшое оборудование, простые этапы испытаний и высокую скорость измерения, но трудно напрямую измерить значение многоточечного напряжения, и он может измерять только количественную взаимосвязь между основной разницей напряжений в одной точке и параметрами магнитного измерения. .

В различных отраслях промышленности технология и применение остаточное стресс-тестированиебыли высоко оценены, но в настоящее время существует мало методов тестирования, и каждый метод тестирования имеет определенные ограничения. В настоящее время большинство приложений приходится на дифракцию рентгеновских лучей. В качестве метода неразрушающего контроляРентгеновскийможет быть измерен только в тонком слое поверхности, а требования к испытательной поверхности высоки.