Atlikušais stress attiecas uz iekšējo stresa stāvokli, kas paliek materiālā pat tad, ja nav ārēju slodzes. Šo stresa stāvokli parasti izraisa tādi faktori kā nevienmērīgi temperatūras lauki, plastmasas deformācija vai fāzes izmaiņas procesos, piemēram, apstrādes, termiskās apstrādes un metināšanas laikā. Atlikušā stresa klātbūtne būtiski ietekmē materiāla mehāniskās īpašības, noguruma kalpošanas laiku, izturību pret koroziju un citām īpašībām. Tāpēc, lai nodrošinātu produkta kvalitāti un drošību, ir ļoti svarīgi precīzi noteikt atlikušā stresa noteikšanu. Šajā rakstā tiks ieviestas vairākas parasti izmantotas metodes, lai noteiktu atlikušo stresu un analizētu to priekšrocības, trūkumus un piemērojamos diapazonus.
1. Mehāniskās pārbaudes metode
Mehāniskās pārbaudes metode ir netieša pieeja atlikušā sprieguma novērtēšanai, izmērot nelielas objekta izmēru izmaiņas. Izmantotie parastie instrumenti ietver celmu mērītājus, mikrometrus un iekšējos mikrometru suportus. Šīs metodes pamatprincips ir tāds, ka, ja materiālā pastāv atlikušais stress, tās izmēri (piemēram, garums, diametrs utt.) Notiks nelielas izmaiņas. Precīzi izmērot šīs izmaiņas un piemērojot elastīgās mehānikas principus, var novērtēt atlikušo spriegumu materiālā.
Priekšrocības:
Vienkārša darbība un zemas izmaksas.
Zema aprīkojuma prasības, padarot to ērtu ieviešanu.
Trūkumi:
Tikai spēj noteikt atlikušo spriegumu uz materiāla virsmas ar sliktu efektivitāti iekšējo spriegumu noteikšanai.
Mērījumu precizitāti ietekmē dažādi faktori, piemēram, mērīšanas punktu atlase un mērīšanas instrumentu precizitāte.
2.Aklā cauruma metode
Aklā cauruma metode ir iznīcinoša testēšanas paņēmiens, kas ietver neliela cauruma urbšanu uz objekta virsmas, lai atbrīvotu spriegumu ap caurumu. Pēc tam atlikušo spriegumu secina, izmērot celma izmaiņas pirms un pēc cauruma veikšanas. Šo metodi ierosināja vācu zinātnieks Mathar 1934. gadā, un kopš tā laika tā ir kļuvusi par salīdzinoši nobriedušu metodi atlikušā stresa noteikšanai.
Priekšrocības:
Piemērots atlikušā sprieguma lauku mērīšanai ar ievērojamiem slīpumiem.
Nodrošina augstu mērījumu precizitāti, īpaši virsmas atlikušā sprieguma mērījumiem.
Trūkumi:
Tā ir destruktīva testēšanas metode, kas objekta bojājumiem rada bojājumus.
Mērīšanas process ir sarežģīts un prasa kvalificētus operatorus un specializētu aprīkojumu.
3. Rentgena difrakcijas metode
Rentgenstaru difrakcijas metodi izmanto, lai izmērītu atlikušo spriegumu, izmantojot kristāliskos materiālos rentgenstaru difrakcijas parādību. Ja rentgenstari tiek novirzīti uz kristālisku materiālu, notiek difrakcija, un difrakcijas leņķis ir saistīts ar kristāla režģa konstantēm. Izmērot difrakcijas leņķu izmaiņas dažādos virzienos, var secināt atlikušo spriegumu materiālā.
Priekšrocības:
Neuztraucoša pārbaude, kas nozīmē, ka tā neizraisa objekta bojājumus.
Piemērots plašam cieto darbu klāstu ar augstu mērījumu precizitāti.
Spējīgs pārbaudīt dažādos leņķos uz vienu un to pašu punktu, lai noteiktu tekstūras sekas.
Trūkumi:
Iekārtas ir dārga, un darbība ir sarežģīta.
Operatoram pastāv zināma radiācijas apdraudēšana, kas prasa atbilstošus drošības pasākumus.
Metode joprojām nav pilnībā nobriedusi materiāliem ar lieliem graudiem vai teksturētām struktūrām, piemēram, alumīnija sakausējumiem un nerūsējošā tērauda.
4. Ultraskaņas pārbaudes metode
Ultraskaņas testēšanas metode mēra atlikušo stresu, izmantojot saistību starp ultraskaņas izplatīšanās ātrumu un materiāla blīvumu. Kad ultraskaņas viļņi pārvietojas pa materiālu, to ātrumu ietekmē materiāla blīvums. Izmērot viļņu izplatīšanās ātrumu un laiku, var secināt par atlikušo spriegumu materiālā.
Priekšrocības:
Neuztraucoša pārbaude, kas nozīmē, ka tā neizraisa objekta bojājumus.
Vienkārša darbība un ātra mērīšana.
Piemērots stresa mērīšanai plašā diapazonā un sarežģītās struktūrās.
Augsta precizitāte un jutība.
Trūkumi:
Nepieciešama īpaša priekšmeta sagatavošana, piemēram, pārklājumu noņemšana.
Mērījumu rezultātus ietekmē dažādi faktori, piemēram, temperatūra un materiāla struktūra.
Salīdzinoši jauna tehnoloģija ar nepietiekamu tirgus validāciju.
Ķīmiskās analīzes metode
Ķīmiskās analīzes metode novērtē atlikušo spriegumu, izmērot materiāla ķīmiskā sastāva un mikrostruktūras izmaiņas. Šī metode ietver materiāla ķīmisko apstrādi un analīzi, un, izmērot ķīmiskā sastāva izmaiņas, var secināt atlikušo stresu.
Priekšrocības:
Nodrošina detalizētu iekšējo informāciju, ieskaitot ķīmisko sastāvu un mikrostruktūru.
Augsta mērījumu precizitāte.
Trūkumi:
Augstas izmaksas un sarežģīta darbība.
Nepieciešama materiāla iznīcinoša ķīmiska apstrāde.
Nav piemērots visu veidu materiāliem.
6. Magnētiskās atmiņas pārbaudes metode
Magnētiskās atmiņas pārbaudes metode nosaka atlikušo spriegumu, izmantojot neatgriezenisku metāla magnētiskā domēna struktūras pārorientāciju stresa koncentrētās vietās-parādība, kas pazīstama kā “magnētiskās atmiņas” efekts. Kad metāls tiek pakļauts spriegumam, tā magnētiskie domēni pārorientēsies. Šī pārorientācija paliek pat pēc stresa atbrīvošanas, veidojot "magnētisko atmiņu". Izmērot šo "magnētiskās atmiņas" efektu, var secināt atlikušo spriegumu materiālā.
Priekšrocības:
Neuztraucoša pārbaude, kas nozīmē, ka tā neizraisa objekta bojājumus.
Vienkārša darbība, piemērota pārbaudei uz vietas.
Trūkumi:
Mērījumu precizitāti ietekmē dažādi faktori, piemēram, temperatūras un magnētiskā lauka traucējumi.
Piemērojams tikai feromagnētiskiem materiāliem; Nav piemērots neferromagnētiskiem materiāliem.
7.Infrasarkanās termogrāfijas metode
Infrasarkanā termogrāfijas metode nosaka atlikušo spriegumu, izmantojot siltuma efektus, kas radīti materiālā zem stresa. Kad objekts tiek pakļauts spriegumam, iekšēji rodas neliels siltuma daudzums. Šīs temperatūras izmaiņas var izmērīt un analizēt, izmantojot infrasarkano staru termisko kameru. Izmērot un analizējot šīs temperatūras izmaiņas, var secināt atlikušo spriegumu materiālā.
Priekšrocības:
Bezkontakta pārbaude, kas nozīmē, ka tas objektam neizraisa nekādu kaitējumu.
Piemērots stresa mērīšanai lielos apgabalos un sarežģītās struktūrās.
Trūkumi:
Mērījumu precizitāti ietekmē dažādi faktori, piemēram, vides temperatūra un materiāla virsmas izstarojums.
Dārgs aprīkojums un sarežģīta darbība.
Secinājums
Atlikušā stresa noteikšanai ir dažādas metodes, katra ar savām unikālām priekšrocībām, trūkumiem un piemērojamību. Praktiskā pielietojumā ir jāapsver visaptveroši tādi faktori kā materiāla tips, lielums, forma, stresa sadalījuma īpašības un testēšanas prasības pārbaudāmā objekta, lai izvēlētos atbilstošu noteikšanas metodi. Nepārtraukti attīstoties tehnoloģijai, turpina parādīties jaunas atlikušās stresa noteikšanas metodes, piemēram, tās, kuru pamatā ir optiskās šķiedras sensoru tehnoloģija un attēla atpazīšanas paņēmieni. Šīs jaunās metodes nodrošina svaigas idejas un instrumentus atlikušā stresa noteikšanai.
Nākotnē atlikušā stresa noteikšana arvien vairāk koncentrēsies uz nesagraujošu pārbaudi, augstu precizitāti, reāllaika uzraudzību un intelektu. Šīs tendences piedāvās precīzākas un uzticamākas rūpnieciskās ražošanas un zinātnisko pētījumu noteikšanas metodes.