Què és l’estrès residual? Quin analitzador d’estrès residual és bo?

Què és l’estrès residual?
Independentment de la càrrega externa, hi ha tensions internes en l'estructura i en els materials. Aquestes tensions s’anomenen estrès residual. L’estrès residual provoca la tensió corresponent al canvi d’espaiament de gelosia. L’estrès residual arriba espontàniament a l’equilibri, perquè l’estrès residual de tracció és conegut com a tensió residual compressiva nociva que es considera beneficiosa.
Estrès a la cisalla
Per què és important la mesura de l'estrès residual?
El mecanitzat, soldadura, pelat, tractament tèrmic, mòlta i altres processos de fabricació produiran tensions residuals. El mesurament d’estrès residual és un mètode bàsic per determinar si els components poden suportar condicions de càrrega i estrès severs en la vida de servei. També es poden introduir intencionadament de manera adequada.
Mètode de mesura d’estrès residual
Hi ha moltes maneres de mesurar l’estrès residual. Aquests mètodes es divideixen generalment en mètodes no destructius, semi-destructius i destructius o basats en la difracció, mètodes basats en la relaxació de la soca i altres mètodes. Tots els mètodes de mesurament de tensions residuals són indirectes. Les tensions residuals es calculen o es deriven de mesuraments com les tensions elàstiques o els desplaçaments.
Mètode d’estrès residual basat en la difracció:
En el mètode basat en la difracció, la llei de Bragg s'utilitza per mesurar la soca elàstica i l'estrès es calcula segons la llei de Hooke, el mòdul elàstic (E) i la relació de Poisson (V).
Difracció de raigs X
En comparació amb la llum visible, els raigs X tenen una alta energia i una longitud d'ona curta, cosa que el fa molt adequat per detectar la distància de superfície del cristall (= tensió residual) en materials de cristall. La tecnologia de difracció de raigs X proporciona dades fiables i sense parar per a l’avaluació del control de qualitat. Aquesta tecnologia és adequada per a tots els materials de cristall, inclosa la ceràmica. El mètode de difracció de raigs X pot mesurar l'estrès absolut sense calibrar mostres sense estrès. Els resultats de la mesura de l'estrès residual s'expressen en MPa absoluta.
Difracció de neutrons
La difracció de neutrons (nd) proporciona tensors residuals complets de tensió σ 11 (paral·lel a la superfície), σ 22 (paral·lela a la superfície) i σ 33 (perpendicular a la superfície) per a l'anàlisi de components gruixuts. Igual que XRD, nd utilitza la llei de Bragg per mesurar la tensió elàstica i calcula l'estrès segons la llei de Hooke, el mòdul elàstic (E) i la relació de Poisson (V). A causa del costós difractòmetre fix per a la generació de neutrons, la difracció de neutrons per a la mesura de l'estrès residual no s'ha obtingut àmpliament i fàcilment.
Difracció de sincrotrons
La difracció de sincrotrons és un nivell més alt de difracció de raigs X. Per a components amb geometria complexa, es pot utilitzar una difracció de sincrotrons, però la mida dels components sol ser limitada. Només hi ha moltes instal·lacions de sincrotrons a tot el món, cosa que fa que el mètode no sigui portàtil i rendible.
Mesura de la tensió residual mitjançant perforació
La perforació és una tècnica habitual de relaxació de l'estrès per mesurar l'estrès residual. Perforant un petit forat cec a la zona objectiu per eliminar el material de tensió, el material al voltant del forat troba de forma espontània un nou equilibri de tensió. Això fa que es desplaci la superfície propera al forat.
Mètode de calibratge del forat
Utilitzeu el mètode de mesurament de taques, instal·leu un calibre especial sobre la superfície a mesurar. La tensió residual es va mesurar en un mesurament de tensió de relaxació.
Mètode de perforació ESPI
Mitjançant el mètode ESPI, es mesura el desplaçament a prop de la superfície mitjançant un interferòmetre òptic. A continuació, s'utilitza el desplaçament mesurat per calcular la tensió del volum abans de la perforació.