تنش پسماند یکی از مهم ترین عوامل موثر بر خواص مکانیکی قطعات است. کاهش تنش پسماند مضر و پیش بینی روند توزیع و ارزش تنش پسماند ضروری است. در این مقاله،آزمایش غیر مخربروش تست تنش پسماند معرفی شده است.

1 روش اولتراسونیک

روش اولتراسونیک بر اساس ویژگی های انتشار امواج مافوق صوت در داخل ماده است، یعنی تنش کششی باعث طولانی شدن زمان انتشار امواج صوتی و کندتر شدن سرعت صدا می شود و تنش فشاری برعکس است و تنش توسط اثر انکسار مضاعف صوتی ناشی از استرس اندازه گیری می شود. تغییر سرعت صوت ناشی از تغییر تنش بسیار ناچیز است، 100 مگاپاسکال تنها حدود 0.1 درصد تغییر در سرعت صدا ایجاد می کند. موج طولی شکست بحرانی (LCR) یک موج طولی شکستی با زاویه شکست 90 درجه است که حساس ترین به تنش و پرکاربردترین موج است. روش محاسبه تنش موج LCR به شرح زیر است:

توانایی نفوذ مافوق صوت قوی است و تنش باقی مانده در داخل جزء و میز می تواند تشخیص غیر مخرب باشد و ابزار تست اولتراسونیک حمل آسان است و می تواند برای اندازه گیری در فضای باز و در محل استفاده شود. با این حال، روش اولتراسونیک نیاز به انجام آزمایش کالیبراسیون هنگام اندازه‌گیری تنش دارد و تحت تأثیر تغییر ضخامت لایه جفت صوتی بین پروب و جزء، ساختار مواد جزء و دمای محیط قرار می‌گیرد.

2 روش پراش اشعه ایکس

روش اشعه ایکس توسط محققان روسی در سال 1929 پیشنهاد شد. پس از سال ها توسعه، روش های اندازه گیری نظری و عملی نسبتاً بالغ شده اند و در حال حاضر پرکاربردترین روش تست استرس پسماند غیر مخرب است.

(1) اصل

اندازه گیری تنش پسماند توسط پراش اشعه ایکس بر اساس تئوری پراش اشعه ایکس است. هنگامی که یک پرتو ایکس با طول موج λ به سطح یک کریستال می تابد، تاج نور منعکس شده اشعه ایکس را در یک زاویه خاص (2θ) دریافت می کند، که این پدیده است.پراش اشعه ایکس.در میان آنها، زاویه پراش 2θ، طول موج λ پرتو ایکس و فاصله d صفحه کریستالی پراش با قانون معروف براگ مطابقت دارد: 2dsinƟ=nλ.

در جایی که K ثابت الاستیک است، هنگامی که طول موج پرتو ورودی انتخاب می شود (λ مشخص است)، با اندازه گیری زاویه پراش θ، فاصله بین وجه های کریستالی پس از تنش را می توان از معادله براگ بدست آورد و سپس مقدار مربوطه را بدست آورد. مقدار تنش پسماند را می توان به دست آورد. در اینجا باید به این نکته اشاره کرد که چون کریستال ناهمسانگرد است، ثابت الاستیک K با مدول الاستیک E در مفهوم ماکروسکوپیک متفاوت است و ثابت الاستیک K باید با توجه به صفحه کریستالی پراش انتخاب شده محاسبه شود.

در سال 1961، محقق آلمانی ماچراخ، نظریه کشش و معادله براگ را ترکیب کرد تا روش sin2ψ را برای اندازه‌گیری تنش پسماند دو بعدی پیشنهاد کند:

با توجه به رابطه هندسی بین صفحه ψ و صفحه اسکن 2θ گونیا، می توان آن را به دو روش تست تقسیم کرد: روش هم شیب و روش شیب جانبی برای تشخیص دقیق تنش سطحی قطعه کار.

3 روش پراش نوترون

روش پراش نوترون مشابه روش پراش اشعه ایکس است، اما عمق نفوذ نوترون بزرگتر است، بنابراین می تواند توزیع تنش پسماند را در داخل ماده حجیم (به ترتیب سانتی متر) تشخیص دهد. دقت پیک پراش نوترون است. تحت تأثیر شدت پراش، که عمدتاً به زمان آزمایش تحت شرایط خاصی مانند توان راکتور بستگی دارد،کریستال پراشسطح و حجم سنج

4 روش مغناطیسی

در حال حاضر دو روش مغناطیسی استفاده می شود: روش نویز مغناطیسی و روش کرنش مغناطیسی. اصل اساسی اندازه گیری نویز مغناطیسی استفاده از اثر مغناطیسی مواد فرومغناطیسی است. تنش باعث تغییر فاصله دیواره دامنه مواد فرومغناطیسی می شود که بر قدرت سیگنال ساطع شده توسط بارخاوزن تأثیر می گذارد. روش کرنش مغناطیسی استفاده از ناهمسانگردی مغناطیسی ماده برای اندازه گیری تنش است. هنگامی که تنش وجود داشته باشد، نفوذپذیری متناسب با آن تغییر می کند. در طول اندازه گیری، مقاومت مغناطیسی حلقه مغناطیسی تشکیل شده توسط سنسور و سطح ماده تغییر می کند و سپس شار مغناطیسی حلقه مغناطیسی تغییر می کند، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است.

روش کرنش مغناطیسی نمی تواند تنش پسماند بزرگ (بیش از 300 مگاپاسکال) را اندازه گیری کند و رابطه بین تنش و نفوذپذیری غیرخطی است. روش مغناطیسی دارای تجهیزات کوچک، مراحل آزمایش ساده و سرعت اندازه گیری سریع است، اما اندازه گیری مستقیم مقدار تنش چند نقطه ای دشوار است و فقط می تواند رابطه کمی بین اختلاف تنش اصلی در یک نقطه واحد و پارامترهای اندازه گیری مغناطیسی را اندازه گیری کند. .

در زمینه های مختلف صنعتی، تکنولوژی و کاربرد تست استرس پسماندارزش زیادی داشته اند، اما در حال حاضر روش های تست کمی وجود دارد و هر روش تست محدودیت های خاصی دارد. در حال حاضر، بیشتر کاربردها پراش اشعه ایکس است. به عنوان یک روش آزمایش غیر مخرب،اشعه ایکسفقط در لایه نازک سطح قابل اندازه گیری است و سطح مورد نیاز سطح تست بالا است.