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X射线检测残余应力的优点及意义

发布日期: 2023-01-18
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残余应力的产生原因众多,分布复杂、且检测困难,在航空、航天、兵器等行业的机械加工领域中,残余应力是对工件的尺寸稳定性、应力腐蚀、结构强度及疲劳寿命等指标的主要影响因素之一,同时也是引起变形、开裂等问题的罪魁祸首。

残余应力检测技术及其特点

现有的残余应力测量方法主要包括有损检测(机械法)与无损检测(物理法)两大类:前者对试件具有一定破坏性,通过应力释放的方式可以测得第一类残余应力,主要包括盲孔法、剥层法、取条法、切槽法等;后者为非破坏性的检测方式,包括激光干涉法、云纹分析法、X射线衍射法、中子衍射法、磁应力法和超声法等。

X射线法具有原理成熟(通过测量晶格间距变化求出应力大小)、方法完善、可重复测量、测试精度高、无损等优点,可现场操作并绘制应力云图,为目前先进、无损、可靠,切实可行的残余应力测定方法,在残余应力无损检测领域具有广泛性,有助于进行工艺实施前后的效果验证:

1. 不改变材料状态,属无损测量

2. 通过与其它材料剥离、电解抛光方法配合,可实现对残余应力的逐层测定,适用于精确测定应力沿层深的分布

3. 通过多点多向测量,可绘制工件应力分布的完整云图

4. 应力测量值指导并修正CAE的应力仿真值,可以相对准确、全面的掌握工件在各个加工环节的应力状态,并引申得到加工变形情况

不同阶段残余应力检测的价值

由于锻、轧、铸毛坯的成型过程与工艺方法、工艺参数等因素,残余应力几乎存在于工艺的每个流程。任何阶段产生塑性流动(塑性变形)都会导致零件中残余应力的状态发生变化。因此,在各个阶段进行残余应力检测,有利于把控工件制造的整体质量,便于发现变形原因。

比如毛坯阶段,加工工艺定型后,毛坯残余应力的大小和分布规律直接影响最终加工完成后零件的尺寸变形。同批次零件毛坯的应力水平和一致性是加工合格率的关键。这个阶段进行应力检测,可从基本上发现问题,以免残次毛坯再加工,造成巨大浪费。

在工件加工阶段,残余应力检测可以在制造早期发现可能有缺陷的部件,并有效缩短识别问题的时间和重新制造部件的成本。对于一些创新性强的公司来说,甚至可以根据残余应力检测建立数据库,根据大数据,发现不同应力值对工件的影响规律,实时准确监控组件中的应力,以此了解何时制造设备需要维护甚至更换刀具等。

在工件加工制造过程中测量残余应力,另一个好处是能够优化工艺顺序,以便使成品部件中具有完好的残余应力状态。许多热处理过程可以缓解或消除零件的应力,如果在高应力操作之前可以进行热处理,则可能更好地减少或消除部件中的翘曲现象。

工件服役阶段,残余应力检测同样具有很高的价值。工件投入使用后,应力可能会有所消退。在日常维护期间,对高负载应力的零件进行检测,可以有效评估零件寿命,进行失效评估,长此以往,可以根据应力自然值判断是否需要维修或更换零件。

意大利GNR公司是一家老牌欧洲光谱仪生产商,其X射线产品线诞生于1966年,经过半个多世纪的技术开发和研究,能够为各种应用开发分析程序,提供相应的实验室设备,并通过其售后网络在全球范围内提供咨询和客户支持。

                                               


STRESS-X残余应力分析仪的设计旨在为实验室和现场使用的制造过程中的质量保证和质量控制实践提供快速、可靠的解决方案。 它易于使用,但同时又能够满足大多数客户苛刻要求。其优点包括:

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STRESS-X残余应力分析仪能够对任何尺寸和形状的样品进行无损分析残余应力检测,这要归功于其衍射单元安装在6轴机械臂上。STRESS-X单元包括通过X射线衍射进行残余应力或残余奥氏体测量所需的所有条件。

在标准版本中,机械臂和相关附件安装在坚固的钢制手推车上,该手推车装有所有控制电子设备,用于管冷却的水冷却器和个人计算机等。STRESS-X可以在距机械臂中心895 mm的距离下测量位于平台上的样品或将机械臂移出平台来检测大型样品。


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